装配式钢筋混凝土简支板梁桥铰缝受力性能研究

【摘要】：装配式钢筋混凝土简支板梁桥数目庞大,其铰缝性能直接影响各板梁间的共同工作性能。目前在役的这类桥铰缝损伤大多较为严重,甚至有些处于单板梁受力状况。虽铰缝构造措施不断地被改进和加强,但其损伤仍普遍存在。因此有必要系统地对其受力性能开展研究。 本文分析和总结了装配式钢筋混凝土简支板梁桥铰缝构造发展历程和研究现状,并针对目前存在的问题确定其研究内容和方法,重点对铰缝接触面进行分析。首先采用数值分析方法,借助有限元软件ABAQUS建立2片装配式简支板梁桥线弹性模型,通过系统地分析铰缝及接触面应力分布规律和应力大小随荷载移动的变化规律,给出了应力控制位置和荷载最不利位置,并对其应力的影响因素进行了探讨。结果表明:接触面A、B竖向剪切应力和法向应力在荷载作用位置达到最大值,且高应力区较短,荷载离铰缝越近则高应力区陡而窄,当作用在铰缝边时高应力区长度约为板梁桥跨度的1/6;纵向剪切应力在距梁端约1/12跨度处达到极值。铰缝接触面应力的影响因素较多,其中增加铰缝深度和铺装层厚度能有效地降低铰缝接触面应力。其次,铰缝接触面粘结属于新老混凝土粘结,从已有的新老混凝土粘结性能研究成果以及铰缝接触面的受力和构造特点,得到铰缝接触面的粘结性能。并根据分析结果,通过选取最不利荷载作用位置对铰缝接触面破坏全过程进行考察,分析铰缝接触面应力随荷载发展规律,给出铰缝接触面B最为薄弱,其法向最易发生粘结失效,同时表明,接触面A竖向剪切方向也较薄弱。铰缝竖向荷载的传递主要由接触面A竖向剪切强度和接触面B法向粘结强度承担,接触面A竖向剪切强度和接触面B法向粘结强度对铰缝强度起控制作用。最后,在分析已有铰缝钢筋的各构造形式基础上,结合铰缝的受力特性和铰缝接触面粘结性能提出铰缝钢筋的合理构造方式,给出铰缝接触面处理方法,并建议了相应的铰缝钢筋设计计算方法。 本文所获得的结论可用于装配式钢筋混凝土简支板梁桥的设计和旧桥的加固,具有工程应用价值。