装配式铰接板桥铰缝受力分析
装配式铰接板桥铰缝受力分析
摘要：以实际工程为原型，按三种铰缝形式建立有限元模型，分析各种铰缝
真实的受力特性，对铰缝进行优化设计。结果表明，只配铰缝抗剪钢筋的结构受
力与混凝土铰缝结构受力基本一致，其横向传递荷载能力较差，各板受力比较离
散；铰缝配有横向联接钢筋的结构整体性能良好，各板受力均匀，是一种理想的
铰缝型式。
关键词：装配式板桥；铰缝；受力分析；优化设计
1 引言
装配式铰接板桥以其建筑高度小、外形简单、制作方便等特点而在桥梁建设
中得到广泛的应用。它是现浇预留铰缝，将各预制板连接一起形成空间桥梁结构
体系，通过铰缝横向传递荷载，使所有板块共同参与受力[1]。通常装配式板桥
设计理念是将空间结构体系通过荷载横向分布系数转化为平面结构进行分析，计
算车辆荷载作用下的荷载横向分布系数采用铰接板力学模型，认为铰缝只传递剪
力，而忽略弯矩的影响[2]。按照铰接板理论，铰缝仅仅承受竖向剪力时，较小
尺寸的铰缝就能满足结构抗剪要求[3]。而空间结构分析表明，铰接板桥在承受
纵向弯矩的同时还承受一定的横向弯矩，尤其在宽跨比较大的桥梁结构和斜交桥
梁结构中，横向弯矩显得尤为突出[4]，那么板桥结构铰缝就不仅仅只是传递剪
力，还需承受一个比较大的横向弯矩荷载，出现了与设计受力状态不一致的情形，
而导致铰缝在弯矩和剪力的耦合作用下出现不同程度的破损、剥落、铰缝间距增
大等病害，铰缝破坏后桥梁横向刚度减小，整体受力性能变差，铰缝处相应的桥
面开裂，单板受力突出导致整体结构出现病害，承载力降低[5]。为了避免铰接
板桥由于设计上的不足而早期出现各种病害影响结构的正常使用，本文按结构实
际受力状态分析铰缝受力，在分析基础上对装配式板桥铰缝进行优化设计，改善
整体结构受力特性。
2 铰缝型式
大量实际桥梁病害调查结果显示，铰接板桥病害一般始于铰缝的破坏，而以
往铰接板桥按铰缝只传递剪力进行设计，将铰缝尺寸做的很小，且不设置钢筋，
于是导致了早期修建铰接板桥出现了各式各样的病害。针对这种现状，国内许多
学者开始注意到铰缝重要性，逐渐对铰缝型式进行了改进和完善。以交通部历年
来标准图为例，铰缝大致经过了三种型式，第一种是早期铰接板桥多采用的一种
型式，主要考虑铰缝抗剪作用的小铰缝，图1为该类铰缝的代表型式；第二种铰
缝型式加大了铰缝尺寸，在铰缝内设置了抗剪钢筋，但是没有重视铰缝抗弯能力，
而忽略了横向连接钢筋的设置，其型式如图2所示；第三类铰缝充分注意到了铰
缝的受力特点，在第二类铰缝的基础上增加了横向连接钢筋，是目前最常用的一
种铰缝型式，其截面如图3所示。
图1混凝土铰缝图2 抗剪钢筋铰缝图3 横向抗弯钢筋铰缝
3. 铰缝受力特点
为了分析各类铰缝的受力特点，本文以一实际桥梁结构为原型，分别按三种
铰缝型式建立有限元模型进行计算。原型桥梁单孔跨径为16m，桥宽11.5m，横
向共11块板，将板从左到右进行编号为1～11，相应的铰缝编号为1～10，其横
断面如图4所示。分别按图1～图3所示的三种铰缝型式建立有限元模型进行对
比分析，为了获得较好的计算精度，将空心板内圆形等效为矩形中空，并将边板
翼板折算到矩形边板进行计算，有限元模型如图5所示。
按铰缝实际尺寸和配筋率分别计算铰缝单元的参数，设置整体刚度矩阵中各
个系数，模拟铰缝的真实的抗弯能力和竖向抗剪能力。建立模型时，考虑水泥混
凝土调平层参与空心板整体受力，将其与空心板在节点固结连接，沥青混凝土面
层不考虑其抗力作用，按均布恒载加载在桥梁结构上面。对各有限元模型按车辆
荷载加载偏载和中载两种工况进行分析。三种模型计算结果列于表1～表2，相
应的结果比较见图6和图7
图4 模型横断面
图5 有限元模型
表1 荷载作用下铰缝横向应变
表2 荷载作用下板块跨中截面挠度
图6 中载作用下铰缝应变 图7 偏载作用下铰缝应变
由表1和图6、图7可以看出，一类和二类铰缝在外荷载作用下，铰缝应变
相差不大，这主要是两类铰缝都是考虑抗剪作用，而没有加入较强的横向联结钢
筋。如果仅仅考虑铰缝抗剪作用，那么混凝土铰缝在完好的情况下与配置抗剪钢
筋的铰缝的传递剪力能力相差不大，只是抗剪钢筋加强了铰缝强度，而不致于导
致铰缝容易破损，所以以上结果显示一、二类铰缝的应变基本一致。但是它们同
第三类铰缝相比较，荷载作用点下各板块间横向应变较大，而远离荷载作用点处
板块间横向应变相对较小，即板间横向应变变化较大，说明这两类铰缝横向传力
较差；第三类铰缝相比前面两类铰缝在相应位置的铰缝横向应变要小很多，且整
个横断面内各板间横向应变相差不大，说明各板在外荷载作用下受力比较均匀。
主要是由于三类铰缝横向联接钢筋的存在加强了结构横向刚度，增强了铰缝的抗
弯能力，改善了结构的整体受力特性，使得各板和铰缝受力更加均匀。
表2中各板在荷载作用下的挠度比较可以看出，第一、第二类铰缝桥梁结构
无论在中载还是偏载作用下各板挠度都比相应的第三类铰缝的要大。而且，第一、
二类铰缝形成结构各板挠度离散程度较大，第一类铰缝板在偏载作用下远离荷载
作用点处板块（11号板）的挠度只为荷载作用点下板块（1号板）挠度的32.2％，
中载作用下边板挠度为中板挠度的69.8％；第二类铰缝板在偏载作用下11号板
挠度为1号板挠度的32.4％，中载作用下边板挠度为中板挠度的72.7％；第三类
铰缝结构在偏载作用下11号板挠度为1号板挠度的86.6％，中载作用下，边板
挠度为中班挠度的85.4％。可见，第三类铰缝形成的桥梁结构体系各板块内力更
加均匀，受力更加合理。
4 结论
只配铰缝抗剪钢筋的结构受力与混凝土铰缝结构受力基本一致，其横向传递
荷载能力较差，各板受力比较离散；配有横向联接钢筋的铰缝形成的结构整体性
能良好，各板受力均匀，是一种理想的铰缝型式。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看
中间铰链连接的杆受力分析
中间铰链连接的杆受力分析
中间铰链连接的杆是一种常见的结构元素,它在工程中用于连接两个较长的杆或梁,并承受较大的拉力或压力。
对于中间铰链连接的杆,在进行受力分析时,需要考虑两
个主要因素：
铰链的位置：铰链的位置会影响到杆的受力情况。
如果铰链的位置靠近杆的端部,则杆会承受更大的拉力或压力；如果铰链的位置靠近杆的中部,则杆的受力情况会较为平均。
杆的截面形状：杆的截面形状也会影响到杆的受力情况。
通常来说,截面积较大的杆能够承受更大的拉力或压力。
在进行受力分析时,可以使用杆系理论或有限元分析法来进行计算。
杆系理论是一种经典的力学理论,它用于计算杆的受力情况。
杆系理论的基本假设是：杆的变形很小,杆的截面积不变,杆的截面分布情况均匀,杆的材料是无限刚性的,杆的端部是固定的。
在进行受力分析时,需要求解杆的内力、应力和应变。
有限元分析法是一种计算机辅助的力学分析方法,它用于计算复杂结构的受力情况。
有限元分析法基于杆系理论,但是它没有杆系理论的假设限制,可以用于计算各种不同的结构形态。
在进行有限元分析时,需要求解结构的节点位移、节点力、单元应力和应变等信息。
铰接预应力混凝土空心板梁桥的空间受力行为及加固分析
Ｘｉｎ ｑ ａ ａ ｇ Ｙｉ ｉｎｇ Ｘｉ ｇ Ｃｈ ｎ ｎ ｅ ｇ Ｓ ａ ｎ ａ ｈ ｏ Ｌｉ ｈ ｉ Ｘｉ ｇ Ｙｕａ ｎ ｎ Ｃｈ ｏ Ｃｈ ｎ ｅ ｇ ａ ｕ ｆｎ
（ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｉｉ Ｅ ｇｎ ｅ ｎ ，Ｚ ｅｉ ｇ Ｕ ｉｅｓ ｙ ａ ｇ ｈ ｕ３ ０ ５ Ｃ ｉａ ｏｌ ｅｏ Ｃ ｖｌ ｎ ｉｅｒ ｇ ｈ ｊ ｎ ｎｖ ｒｉ ，Ｈ ｎ ｚ ｏ １０ ８， ｈｎ ） ｅ ｉ ａ ｔ
（ 江 大 学 建 筑 Ｔ 程 学 院 ， 州 ３ ０５ ） 浙 杭 １０ ８ （ 华 汇 工 程 设 计 集 团 ， 兴 ３ ２０ ） 。 绍 １０ ０
摘要 ：为研 究铰 接 预应 力混凝 土 空心板 梁 桥 沿铰 缝 产 生裂 缝 的 病害 机 理及 其 加 固方案 ，括企 口铰缝 在 内的准 确模 拟 ， 立 空间有 限元模 型 通 建 进 行数 值分 析． 过分 析控 制截 面处相 关应 力值 ， 出铰 缝处 横 向应力 超标 为产 生此 病害 的主 要 通 得 原 因； 在此 基础 上 ， 出采用 增设 横 向预应 力体 系进行 加 固和 改善 桥 梁横 向受力 的 ２种 方 案 ， 提 并 对其进 行数 值分 析和 比较 ． 结果 表 明 ， 所提 出的加 固方案 均能有 效减少 铰缝 间混凝 土 的横 向拉 应 力， 改善结 构 的整体 受力 ； 在距 梁底 ２ ｍ 处设 置 相应 的横 向预 应力 钢 筋 的加 固效果 更 加 明显 ， ５ｃ
空心板梁桥铰缝破坏原因分析及维修处治措施
空心板梁桥铰缝破坏原因分析及维修处治措施摘要：重庆市内环快速路上中小桥梁多采用空心板梁，本文结合日常维护以及定期检测状况，总结了空心板梁桥铰缝破坏的特征，从设计、施工、运营维护管理和材料自身特性等方面详细分析了铰缝破坏的成因，对维修加固方法进行了分析和比较，在此基础上提出了铰缝破坏的处治对策。
关键词：空心板梁桥；铰缝破坏；成因分析；处治对策1 概述重庆市内环快速路2001年建成通车，中小桥梁主要采用装配式预应力混凝土空心板梁。
对于简支装配式梁桥，板梁之间横向联结依靠铰缝来实现，一旦铰缝受到破坏，桥梁受力的横向分布、整体受力性能都将会受到严重的影响，甚至形成单板受力状态，致使梁板挠度过大、板底开裂及桥面铺装破坏，加之雨水下渗进而造成板梁内钢筋锈胀、混凝土侵蚀等危害，造成极大的安全隐患。
铰缝空脱破坏修复的难点在于加固过程中的安全，不能中断交通或尽量减少中断交通。
2 铰缝破坏特征空心板梁桥铰缝破坏的一般特征主要表现在以下几方面：(1)铰缝破坏病害多发生于小跨径空心板梁桥，且跨径越小其出现的机率越高。
主要原因是跨度越小的空心板梁桥活载所占比例越大、冲击系数越大，固有频率与车辆振动频率较接近易引起车桥共振，跨径小的空心板梁桥梁高也小，相应地铰缝受剪面积小。
因此，铰缝混凝土的剪切效应更明细，在车辆荷载作用下铰缝受力更不利。
(2)铰缝破坏一般出现在行车道附近，尤其集中分布在慢车道重车行驶周围。
(3)由于汽车车轮荷载的冲击疲劳作用，在破坏铰缝的上方，整体化混凝土层开裂，桥面铺装层普遍出现车辙和纵向贯通裂缝，严重时形成一条破碎带。
雨水通过开裂破碎的桥面铺装层渗入铰缝，在铰缝底部留下明显的渗水泛白痕迹。
(4)铰缝破坏极易造成空心板梁桥结构整体性下降，甚至出现单板受力。
通常表现为当车辆通过空心板梁桥时，部分板梁下挠，使车轮作用的板与两侧的板发生上下错动，长期以来铰缝破坏的板梁与两侧板梁形成永久性台阶。
3 铰缝破坏成因分析空心板梁桥铰缝破坏的影响因素繁多，主要涉及设计、施工、运营维护管理和材料特性等多方面。
两种不同铰接形式简支空心板桥的对比分析
的缺陷很大 ，未能充分考虑到各种实际情况 ，其寿命 短 ，易被破坏 。铰缝的破坏是多种不利 因素综合影响 及长期作用的结果 。从构造上讲 ，旧式小铰缝 的企 口
预 留尺 寸较 小 ，这 样 在施 工 中对 灌入 铰 缝 的小 石 子混
凝 土 ，只 能插 捣 ，无 法振 捣 ，铰 缝 内混 凝 土 的质 量无
接 缝受 剪 面积 也小 ，在轮 载相 同的情 况 下 ，剪 切作 用
更为明显 ；⑥桥面铺装层较厚时整体性能较好 ，单板
受 力较 小 ，这 得益 于 轮载 传力 面 积 的扩 散效 果 。水 泥 混 凝 土抗 剪能 力远 大 于沥 青混 凝 土 ，对 应 的扩 散作 用 较 大 ，在 桥 面厚度 相 同 的情况 下 ，水 泥 混凝 土 铺 装 比 沥青混 凝 土好 。 空 心板 铰缝 病 害 主要 由设 计 、施 工 、超 载 三 方 面
照 铰接 板 理论 分 析 ，对 于 旧式 小 铰 缝 ，抗 剪 强度 可 以 满 足设 计 荷 载要 求 。但是 实 践表 明 ，这 种 铰缝 设 计 上
图 １ 旧式 铰 缝 构 造 图
随着桥梁使用时间的延长 ，这种 旧式构造的铰缝
就会 出现 大量 不 同程度 的 破损 ，继 而引起 桥 梁结 构发 生相 关 病 害 ，如桥 面沿 铰缝 方 向纵 向开裂 后 出现单 板
新 式 铰Байду номын сангаас见 图 ２ 。
梁 危 害 性 很 大且 范 围广 泛 ，除 引起 板 梁 本 身 破 坏外 ，
还可能引起桥面铺装 、伸缩缝 、支座等的破坏 ，降低
桥 面 平 整 度 ，影 响行 车 舒 适性 ，增 加 行 车 安 全 隐 患 ，
威胁桥梁结构安全 ；⑤实心板 比空心板更容易出现单 板受力 。这是 由于实心板的梁高通常比空心板小 ，铰
基于铰缝损伤的铰接板理论修正
基于铰缝损伤的铰接板理论修正摘要：本文基于传统的铰接板理论，考虑铰缝损伤，构建了铰接力的正则方程，丰富了装配式空心板桥的计算理论和计算方法。
关键词：铰接板，理论修正，铰缝损伤一、前言装配式铰接板桥主要用现浇的纵向企口缝进行连接来保证各块板协同受力，板块间横向具有一定的连接构造，但连接刚性又很薄弱，这类结构的受力状态实际接近于数根并列而相互铰接的狭长板，一般采用铰接板法来计算荷载的横向分布[1]。
传统的铰接板法基于铰缝只传递竖向剪力的基本假定，适用于所有铰缝完好、竖向剪力可以有效传递的情况，但没有考虑空心板间某一铰缝损伤、竖向剪力无法完全传递的情况。
本文将基于铰缝损伤对铰接板理论进行修正。
二、考虑铰缝损伤后的铰接力正则方程当板间铰缝发生损伤时，假设1号板至5号板间4个铰缝传递剪力分别为原来的、、、，。
ni=1时表示铰缝完好，竖向剪力得到有效传递，ni越大表示铰缝损伤程度越深，传递的竖向剪力越少。
铰接板计算图示如图1所示。
图1铰缝损伤时铰接板计算图示分配到各板的竖向荷载峰值为：（1）式中：——荷载作用在1号板时号板的竖向荷载峰值。
利用两相邻板在铰缝处竖向相对位移为零的变形协调条件，对于图1所示的基本体系，可列出正则方程如下：（2）式中：——铰缝k内作用的正弦铰接力在铰缝处引起的竖向相对位移；——外荷载p在铰缝处引起的竖向位移。
任意板在左边铰缝内作用单位正弦铰接力的情况如图2所示。
对于横向近乎刚性的板块，偏心单位正弦铰接力依照力的平移定律可以由一个正弦分布的扭矩和一个中心作用的竖向荷载来代替，图2中给出了作用在跨中段上的相应峰值及。
图2 铰接板典型受力图示中心荷载在板跨中产生的挠度为，扭矩引起的跨中扭角为，故板跨左侧产生的总挠度为，右侧为。
参照图1所示的基本体系，就可以确定由和表示的和:（3）式（3）中，当和方向一致时取正号，即铰接力使板产生与外荷载作用方向相同时的取正，反之取负。
将式（3）中各系数代入式（2），刚度参数，经过变换可得到铰缝损伤时的正则方程：（4）由式（1）和式（4）可知，当趋于无穷大时，=0，系数趋于零而无解，即没有荷载分配到5号板；趋于无穷大时，=0、=0，和系数趋于零而无解，即没有荷载分配到4、5号板；趋于无穷大时，=0、=0、=0，、和无解，即没有荷载分配到3~5号板；同理，趋于无穷大时，荷载将由1号板独自承担。
荷载横向分布计算铰接板法ppt课件
2. 活载内力计算
Pk
qk
荷载横向分布系数
a m0
Q0影响线
y1
y2
mc mck
Ω
S
(1
)
[m0 Pk
y1
mc
qk
a 2
(mc
m0 ) y2 ]
• SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT
PRODUCED BY：X J CHEN
3.4 Computing the internal forces of the main girder
单位正弦荷载
p
(
x)的 峰p0 值sin
x
l
作用于①号板时，
分配到各板的竖向荷载的峰值为：
①号板： ②号板： ③号板： ④号板： ⑤号板：
p11 1 g1
p21 g1 g2 p31 g2 g3 p41 g3 g4 p51 g4
p 1
根据变形协调条件：两相邻板块在铰 接缝处的竖向相对位移为零，建立正 则方程：
基本计算思路：
①由应力与应变、应变与位移、内力与位移的 关系 → 推出正交均质（x和y两个方向的材 料性质相同）弹性薄板的挠曲微分方程；
②在正交均质弹性薄板的理论基础上，按正交 异性板（x和y两个方向的材料性质不同） 的应力与应变、应变与位移、内力与位移 的关系→正交异性板的挠曲微分方程；
③推出比拟正交异性板的挠曲微分方程。
两片梁，所以（1）式的比例关系是不成立的。
如果引入一种半波正弦荷载
p(x)
p0
si来n 代x替
l
P进行分析计算，那么（1）式成立、计算误差较小。
∴各根板梁的挠曲线将是半波正弦曲线，所分配到的
装配式小箱梁纵向铰接处桥面裂缝成因分析及防治措施
装配式小箱梁纵向铰接处桥面裂缝成因分析及防治措施摘要:从混凝土桥面铺装设计、施工和使用方面对装配式小箱梁铰缝处桥面铺装纵向开裂的原因进行分析，探讨解决这类问题的措施和办法。
关键词:桥面铺装纵向开裂成因分析防治措施施工中由于盲目套用桥规中的桥面铺装厚度和布筋形式，桥面出现裂缝现象十分普遍。
混凝土桥面铺装铰缝处纵向开裂既有早期开裂，更多的是使用期开裂。
下面从混凝土桥面铺装设计、施工和运营使用方面对小箱梁梁桥面铰缝处纵向开裂的原因进行分析，探讨解决这类问题的措施和办法。
1 纵向开裂的成因分析1.1 设计方面的原因(1)公路桥梁设计规范对桥面铺装规定不完善是造成纵向开裂的主要原因。
采用桥梁设计规范(JTJ21-89)对混凝土桥面铺装的设计来进行受力分析，特别是没有考虑昼夜间桥面温度应力的影响，这是产生桥面铺装纵向裂缝的关键原因。
从温度应力及收缩徐变的影响看，对于施工质量较差的铰缝处桥面铺装，其温度拉应力一般可达3.38mpa，收缩徐变拉应力一般在0.98mpa～1.15mpa之间，在通车前产生的铰缝处桥面铺装纵向开裂便是在这两种应力叠加下产生的，叠加应力基本上与桥面铺装混凝土的拉应力极限强度相当。
(2)铰接板法进行考虑装配式小箱梁横向联系时，由于不考虑横向变矩的影响是偏于不安全的。
一般情况下钢板焊接铰缝横向联结处传递的拉应力为2.2mpa～2.5mpa，单独作用时桥面铺装能基本抵抗，但与温度应力及收缩徐变叠加后，铰缝处采用钢板焊接时无法承受拉应力作用，造成了铰缝处在运营中普遍产生了较多的纵向开裂现象。
(3)不同的铰缝形式对桥面铺装的纵向开裂分析如下。
①铰缝处桥面为浅缝和窄缝时，一般按铰缝处在桥面处布设铰缝筋，小箱梁间的横向联结基本没有，在桥面承受荷载作用时，桥面铺装在铰缝处并非是桥梁设计理论中仅假定的剪力，实际上桥面铺装在铰缝处为弯拉作用，而桥面铺装的布筋位于上部，下部除了分布稀疏的铰缝筋，基本上由桥面混凝土承受拉应力。
浅谈合页(铰链)的受力分析
２４ ＣＣＭ Ｓ
技术论坛 ｌ ＣＣＭＳ
设 ： Ｇ一 为 扇 重 ，单 位 Ｎ ； Ｂ一 为 扇 宽 ，单 位 ｍ ； Ｈ一 为 扇 高 ， 单 位 ｉｎ。 根 据 力 的 平 衡 关 系 ， ∑ Ｆ＝０ 所 以 Ｆ ｃｏｓａ－Ｆ ＣＯＳａＺ０
Ｆ ｓｉｎａ＋Ｆ下ｓｉｎａ－ Ｇ ０
而 且 玻 璃 门 等 公 共 建 筑 也 在 广 泛 使 用 （当 然 其 结 构 形 式 是 不 同 的 ）。
对 合 页 的 受 力 进 行 分 析 ，首 先 要 对 合 页 受 力 建 立 力 学 分 析 模 型 。
二 、 合 页 的 力 学 分 析 国 内 外 很 多 五 金 企 业 在 计 算 合 页 受 力 时 ，往 往 只 考 虑 门 窗 扇 自 重 的 影 响 ， 而 实 际 上 门 窗 扇 合 页 的 受 力 还 有 一 个 关 键 的 因 素 ，就 是 风 压 的 影 响 。 下 面 根 据 合 页 受 力 的 具 体 情 况 ，分 为 重 力 方 向 和 风 压 方 向 两 个 方 面 来 考 虑 。 １．两 个 合 页 的 情 况 （１） 重 力 方 向 假 设 ： 上 下 合 页 安 装 位 置 中 心 离 扇 边 缘 的 距 离 为 Ｘ 米 ， 两 个 合 页 是 一 样 的 合 页 ，如 图 １。
Ｇ×旦 ＋１０００×Ｂ
２
ｓｉｎ２ ×
空
工
厂 下
Ｂ
图 ｌ
工
工
Ｂ
。 ： ； ＿ｌ
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（注：一表示不适合选择的尺寸）
图 ２
图 ３
ＣＣＭ Ｓ ２５
ＣＣＭＳ ｌ技术论坛
（Ｇ×导＋１０００ＸＢ）×ｘ／（Ｈ－ｘ） ＋（詈）。
结合面底部带门式钢筋的铰接空心板桥受力性能参数分析
结合面底部带门式钢筋的铰接空心板桥受力性能参数分析结合面底部带门式钢筋的铰接空心板桥受力性能参数分析陈康明，吴庆雄，黄宛昆，陈宝春(福州大学土木工程学院，福建福州350116)摘要：为研究结合面底部带门式钢筋的铰接空心板桥铰缝受力性能，以带深铰缝构造的铰接空心板桥为研究对象，总结了我国铰接空心板桥铰缝构造的演变过程，进行了一跨8 m跨径的空心板桥非线性有限元参数分析，分析了不同铰缝构造参数下空心板桥铰缝构造的开裂荷载、裂缝分布等破坏模式，讨论了现有铰缝构造的改进措施。
结果表明：在结合面底部增设门式钢筋，不能明显地提高铰缝构造的开裂荷载，但可以提高铰缝构造的通缝荷载，延缓空心板与铰缝结合面竖向通缝和纵桥向通缝的形成；增大门式构造钢筋直径对结合面开裂荷载、通缝荷载和最终的裂缝分布没有明显改善；增大混凝土强度对空心板与铰缝结合面的改善作用有限；提高空心板与铰缝结合面黏结力可以提高结合面通缝荷载，并能减小裂缝分布范围；现有文献提及的3种铰缝钢筋布置形式和增大钢筋直径的方法较难从根本上改善结合面受力性能。
关键词：桥梁工程；空心板桥；参数分析；铰缝构造；门式钢筋；非线性有限元0 引言我国从20世纪60年代开始使用铰接空心板桥，铰接空心板桥在我国中小跨径桥梁中得到广泛应用。
早期建设的大量空心板桥在投入实际运营多年后出现了诸多病害，以铰缝病害为主，导致桥梁的横向传力性能下降，甚至形成“单板受力”[1-2]。
针对铰接空心板桥的铰缝构造病害问题，王渠[3]、陈悦驰[4]等以铰缝和空心板的结合面底部未设置门式钢筋的铰接空心板为研究对象，通过试验和有限元分析得到在车辆荷载作用下最先发生开裂的部位是空心板与铰缝结合面，该部位是铰接空心板最薄弱的部位；铰缝开裂先于空心板开裂，铰缝会出现结合面竖向通缝和纵桥向通缝。
吴庆雄[5]和王峰[6]以铰缝和空心板的结合面底部增设门式钢筋的铰接空心板为研究，通过试验和有限元分析得到，虽然设置了门式钢筋，但是铰缝和空心板的结合面仍是最薄弱的部位；在空心板与铰缝结合面底部布设门式钢筋，虽不能明显提高铰缝构造的开裂荷载，但可以限制结合面裂缝沿竖向和纵桥向的开展。
装配式空心板桥铰缝病害成因分析及防治
① 铰 缝 构 造 的缺 陷 。 心 板 结 构 在外 荷 载 作 用 下 ， 空 铰 缝 处 于底 面受 拉 ， 面 受 压 ， 向伴 随着 受 剪 的 复 合应 力 顶 竖
状态 ， 铰缝横 向弯曲明显 。 但计算装 配式空心板横向分布 的铰接板法 ， 假定 铰缝只传递剪力 ， 承受横 向弯矩 ， 不 按 此 理论 设 计 的铰 缝 结 构 ，铰 缝 底 部 不设 横 向拉 接 钢 筋 或
（． 南 电建 水 电建设 工 程 有 限 公 司 ， １云 云南 昆 明 ６ ０ ２ ５ ２ ４； ２西 双版 纳 天 生 桥水 电开 发 有 限公 司 ， 南 景 洪 ６ ６０ ） ． 云 ６ ２０
摘 要： 铰缝 沿纵 向开 裂 、 损 甚 至脱 空等 是 装 配 式 空 心板 桥 最 常 见 、 破 最严 重 的结 构 病 害。 章根 据 此 类病 害 文
第３ Ｏ卷 第 ４期
Ｖ０． ０ １３ Ｎｏ４ ．
企 业 技 术 开 发
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩ ＣＡＬ ＤＥＶＥＬ ＯＰＭＥＮＴ ＯＦ ＥＮＴＥＲＰＲＩ Ｅ Ｓ
２ １ 年 ２月 ０１
Ｆｅ ２０１１ ｂ．
装 ． 空 板 桥 铰 缝 病 害成 因分 析及 防 治 配式
谢忠 勇 ’李爱 国 ２ ，
构 安全 和交 通 畅通 。 章 作 者结 合 长 期 的 桥 梁 检查 实 践 ， 者设 置 不 足 ， 成 铰 缝 底部 横 向受 拉 破 坏 。 文 造 目前 常用 的铰 对 装 配式 空 心 板 铰缝 病 害 的 发展 过程 、产 生原 因等 进 行 缝 形 式 主 要 有 浅 铰缝 和深 铰 缝 两 种 ， 图 １ 示 。 铰 缝 如 所 浅 分 析 ， 针 对性 提 出 预 防该 类病 害 的技 术措 施 。 并 尺寸 小 、 缝 内不设 钢 筋 ， 铰 只在 铰 缝 处 对 应 的桥 面 现 浇 层 布 设 铰 缝 筋 ； 铰缝 是 对浅 铰 缝 的 改 进 ， 内混 凝 土 可 以 深 缝 振 捣 ， 在 底 部 设 置 拉 接 门 筋 。 实 桥 调 查 来 看 ， 铰 缝 且 从 浅 根 据对 大 量 装 配式 空 心 板 桥 的 病 害调 查 分 析 ， 以桥 的病 害 普 遍 比深 铰缝 严 重 ，这 也 印证 了铰 缝 底 部 拉 接 钢 面 沿空 心 板 铰缝 纵 向开裂 为 主要 特 征 的 铰缝 病 害呈 现 逐 筋 的重 要 作用 。 因此 ， 于铰 接 板 理 论 与铰 缝 实 际 受 力 状 由 渐发 展 的过 程 。 配 式空 心 板 桥 运 营一 段 时 间后 ， 面 铺 态 不 符 ， 致 铰缝 型式 及 钢 筋 设 置 不合 理 ， 造 成 铰缝 病 装 桥 导 是 装层 在 行 车道 范 围 内 铰缝 上 方 规 律 性 地 出现 纵 向裂 缝 ， 害 严重 的最 重 要原 因 。 初 期 多 出现 在 跨 中附 近 ， 随着 时 间 推 移 ， 缝 变 长 ， 重 裂 严 桥蠹 铺甓 辑 铺饕 时纵 向 贯通 ；横 向 位置 最 开 始 多 出现 在 行 车 道 内汽 车轮 迹 线 附 近空 心 板 间 的铰 缝 上 方 ， 随着 病 害发 展 ， 向 也 向 横 整 幅 桥 面 的每 条铰 缝 上 方 扩展 。 向裂 缝 出现 后 ， 坏 桥 纵 破 梁 防水 层 ， 水顺 着 裂 缝 渗 入铰 缝 ， 成 铰 缝 混凝 土 劣化 雨 造 及 空心 板 角 部 钢筋 锈 蚀 ，进一 步 削弱 空 心 板 之 间 的横 向 联 系 ， 间 的 纵 向开 裂 加 剧 ， 形 成 局 部 的 网裂 ， 生 桥 板 并 产 面铺 装 破 碎 、 散 与 塌 陷 现象 ， 松 当个 别 空和平原微丘地 区 ， 因其 可 以有 效 降 低 路 堤填 土 高 度 ， 有节 省 土 方 、 占耕 具 少 地 等 优 点 ， 别 受 到欢 迎 。 特 装 配式 空 心 板 桥横 向之 间通 过 现浇 的混 凝 土 铰缝 联 结 ， 此将 各 板 联成 整体 ， 作 用 于行 车道 板 上 的车辆 荷 借 使 载 分 配 给各 板 共 同承 受 ， 而 显著 地 减 小 单 条 板 的受 力 。 从 因此 ， 铰缝 是 装 配 式 空心 板 桥 的关 键部 位 ， 桥 整 体 承 载 板 能 力 主要 取 决 于 铰缝 质 量 的 好坏 ； 时 ， 同 由于 铰 缝 施 工 困 难， 它也是装配式板桥 的薄弱环节 ， 使用 中普遍 出现了以 沿 铰 缝 纵 向开 裂 为 主要 特 征 的结 构病 害 ，影 响 桥 梁 的结