箱梁底板厚度对底板抗裂性能的影响

箱梁底板厚度对底板抗裂性能的影响

杨舟1周鹏2

杨舟1周鹏2（1.江苏省交通规划设计院股份有限公司，南京，210005；2.江苏省交通规划设计院股份有限公司，南京，210005)

摘要：利用有限元分析软件对箱梁跨中合拢段底板进行局部应力分析，对比不同底板厚度对箱梁底板抗裂性能的影响，并对连续箱梁底板厚度的设定进行讨论，为以后的工程设计提供参考价值。

关键词：局部应力底板厚度抗裂性能连续箱梁

0引言

对于曲线预应力，防崩问题是一个不易忽视的问题。对于桥梁结构而言，特别是对于变截面桥梁和曲线桥梁，防崩问题比较突出。由于曲率的存在，钢束曲线内侧会产生一定的径向力，而这个径向力也正是通常需要注意的防崩问题的原因所在。

1.工程概况

贵州省内某连续刚构桥主梁根部梁高11m，跨中梁高3.7m，其间梁高按1.5次抛物线变化。底板厚度由跨中30cm按照半立方抛物线渐变至悬臂根部的120cm。

箱梁采用三向预应力结构，纵横向预应力采用低松弛钢绞线，竖向预应力采用精轧螺纹钢，其中中跨底板束16束，下拉控制应力为1395MPa。

现针对施工过程的合拢段底板束张拉混凝土破坏的情况，在在有防崩钢筋作用时，在不同底板厚度的情况下，混凝土及钢筋的受力情况差异。

2．箱梁底板厚度的确定

2.1计算模型的建立

中跨跨径为200米的连续刚构，取跨中合拢段截面底板为研究对象，建立空间实体模型模拟底板在预应力筋径向外崩力作用下的效应，横截面如图1所示，底板厚30厘米，腹板间距6.2米，腹板厚度40厘米，预应力孔道间距19厘米，管道直径11厘米，管道居中布置。

中跨合拢段梁段径向外崩力线性均布力191KN/m,仅作用于中间0.4米梁段，折算成集中力为76.5KN，模型见下图2所示。

2.2计算结果分析

为了分析底板厚度对底板应力的影响，在计算模型中保持波纹管直径为10cm，波纹管之间的间距为19cm，改变底板厚度，从而分析底板厚度与外径之比H/D和箱梁底板最大横向应力、最大竖向应力和最大主应力之间的关系。所以计算模型中分别将底板厚度设为30、32、34、36、38、40、42、44、46、48、50厘米。具体计算结果见表1。

3．结论

通过对连续刚构中跨合拢段梁段底板的有限元局部应力分析，我们可以得出以下结论：

(1)底板梗腋出呈现明显的上缘受拉下缘受压的横向正应力，且梗腋处底板上缘为底板横向拉应力最大的位置。随着底板厚度的增加，梗腋处最大横向拉应力减小。

(2)底板中心轴出呈现明显的下缘受拉上缘受压的横向正应力，且最靠近中心轴的管道下方为底板横向拉应力最大的位置。随着底板厚度的增加，中心轴处下缘最大横向拉应力减小

(3)底板预应力管道周边有较大的竖向拉应力，说明管道周边容易出现沿管道方向的纵向裂缝。底板厚度与波纹管外径比值H/D在3～4变化时，竖向最大拉应力减小趋势较明显，当H/D=4.0～5.0时，其减小趋势趋于平缓。所以，对于管道周边局部竖向拉应力而言，H/D取值在4.0左右为宜。底板预应力管道周边有较大的主拉应力，说明管道周边容易出现沿管道方向的纵向裂缝。由图3.46可见，底板厚度与波纹管外径比值H/D在3～3.8变化时，最大主拉应力减小趋势较明显，当H/D=3.8～5.0时，其减小趋势趋于平缓。所以，对于管道周边局部主拉应力而言，H/D取值在3.8～4.2左右为宜。

参考文献

[1]彭元诚.连续刚构箱梁底板崩裂原因分析与对策.桥梁建设，2008(3).

[2]李健刚，张俊波．连续刚构桥底板防崩问题分析．城市道桥与防洪，2008，9.9

[3]包立新，杨广来，杨文军．对连续刚构桥底板开裂问题的探讨⋯．公路，2004，(8)：39—41．