鉸縫破壞機理及對空心板橋受力影響研究摘要：針對預(yù)制裝配施工空心板出現(xiàn)單板受力的不利現(xiàn)象，通過分析空心板鉸縫的破壞原因及發(fā)展情況，對鉸縫的破壞機理進行了研究，再由實橋建模模擬分析了鉸縫破壞對空心板橋受力性能的影關(guān)鍵詞：鉸縫，破壞機理，空心板橋，單板受力，防治措施空心板因其自重輕、結(jié)構(gòu)性能好、施工方便、可大批量工廠化集中預(yù)制等諸多有利因素而被廣泛使用。隨著交通運輸業(yè)的迅猛發(fā)展，由于公路交通量急劇增加，車輛的行駛速度和車輛軸重的增長，同時因自然環(huán)境的影響、某些局部設(shè)計不合理、施工工藝條件限制等原因，致使預(yù)制空心板橋梁的鉸縫處有著不同程度的損壞，出現(xiàn)縱向裂縫降低了橋涵的整體承載能力，使得上部主要承重構(gòu)件處于非常不利的受力狀態(tài)，極端情況下還發(fā)生過斷板事件，降低了上部結(jié)構(gòu)的耐久性，同時給行車安全留下了很多隱患。針對這種情況，結(jié)合西南某公路改建工程中空心板橋加固方案研究，本文將研究鉸縫破壞機理及其破壞對空心板橋受力性各板橫向之間通過現(xiàn)澆的企口混凝土鉸接和焊接鋼板聯(lián)結(jié)，借此將各板梁橫向連成整體，使作用于行車道板上的局部荷載分配給各板梁來共同參與承受，這樣就能顯著的減小單根板梁受力，達到防止局部受力過大的目的。裝配式簡支板橋板梁間橫向聯(lián)結(jié)常用的方法有企口混凝土鉸聯(lián)結(jié)和鋼故很少采用。而常用的企口式混凝土鉸其型式有圓形、棱形、漏斗形等三種，見圖1。從目前發(fā)生的狀況看，鉸縫產(chǎn)生破壞的原因是多方面的，也不乏綜合因素的影響。根據(jù)其破壞3.1公路自身特點因素高等級公路特別是高速公路行車道的劃分，使行駛車輛行駛軌跡具有規(guī)律性，因此行車道上的板梁承受重復(fù)荷載的幾率大大增加，在車輛荷載反復(fù)作用下導(dǎo)致某些預(yù)制板鉸縫疲勞破壞。正常使用下橋梁的承載能力是由其設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)確定的。隨著時間的推移和社會的發(fā)展，車輛⑴構(gòu)造物上部的梁板設(shè)計中，采用的鉸縫結(jié)構(gòu)尺寸，斷面變化較小，板間橫向聯(lián)結(jié)薄弱，較難⑵橋面鋪裝因素。在設(shè)計中，有時存在由于設(shè)置橋面超高或預(yù)制板設(shè)置預(yù)拱度不合適等原因造成某些局部鋪裝厚度不夠；另一方面，鋪裝鋼筋直徑較小、間距設(shè)置較大等情況，降低了鋪裝層的⑶結(jié)構(gòu)計算中，結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實際不符，結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠；結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，對施工中出現(xiàn)⑴材料不符合要求。設(shè)計鉸縫混凝土應(yīng)不低于C30。但從某些現(xiàn)場破壞情況看，鉸縫混凝土呈粉碎狀，經(jīng)檢測混凝土標(biāo)號未達到設(shè)計要求，振搗不密實。另外，鋼筋綁扎不合要求，施4鉸縫破壞對結(jié)構(gòu)受力性能的影響由于絞縫破壞的位置不同對各塊板的影響效果也不相同，通過建模分析在不同位置的鉸縫破壞后，對其它板的影響，選取跨中截面撓度、彎矩數(shù)值見表卩592”732-4.13^卩592”732-4.13^-4.7^?？p破壞2完奸*時2-3^玉曲-10.69^-6.03^■6.76^-8.24^622-7.77^-11.05^-8.37^-609^-氐砂-4.13*-824^-6.54*-1-&W666』-6.54*-17-卻器卻9-12心-547^472-4.13^-736^-6￡3^-4.55^-7.49^-6.76^-4.6PW-5“-5.47^W4.36^4.36^-4.38^-4.38^7.61^-&如7.61^-&如-6.76^-6￡3^-12.88^-4.61^-4.6K抿-個a如-47心-4.1>-4.61^22十’-6.63^板心-6.03^-6.76^板心-6.21+3-6.89^-7.36^.了怒.了時-7.36^-413*-4253-4孫-413*-4.714=-4躋-4.96-16卯-6.79^-8.36*-41霽-4.13^-llJOS^-7.36*^”7奶-7.77^-6.63*^-6.76*M妙-4.6P-4.6P-12.3?^板心板心-6.76^/?如 7.36^-/?如/.亦4併/如 4.71^-/如-6.67^-10,?2^-10.69^-6.76^0心-4.61^-4.55^誨慢庁金斌怖3*-642gi破壞號"號匸號4破壞號"號匸號4耳扳門板二叭板心板+'板心板心3132300.1275.5265.1265.0265.1230.6300.1273.40.0心311J4331.5310.529〃296.4296.6311a3314310.3230040043769342.632823279328.1343.9363.4342.6477.1|567.6515.3134.2184.31843184.51996213.8198.4431J53637394.2*36E6203.8209.8210.0224.4245.2223.2久佔34373027325.43016290.72436243.8257.3278.3256.0292.6256027E.9，257.3243.8243.6290.7301a325.4302.77-8^2^2.1223.224：.2*224.4210.0209.￡209.8368a394.2369.7221.4198421P.S135.618451843184.31342519.347719-10^393.7342^363.4*343.9328.1327.9328.2342百376.90.0*10-1235JJB310J331.4311.6296.616&2153.5847.7133.5153.5153.5153.5153.Q號]31E.1355.8P3P3.7221.4r252.1292634E.7P5C7.6r0.0」從以上的圖表數(shù)據(jù)可以看出：當(dāng)鉸縫完全破壞后撓度將顯著增大，而這對于橋梁的安全性會于活載的作用而影響到其他板，直到最后演變?yōu)橥耆膯伟迨芰?。我們也可以通過建模分析其中的撓度變化值而觀察其中的變化過程。見圖6:從圖中可以看出，鉸縫從完好直至完全破壞的過程中，各板所承受的最大彎矩發(fā)生了顯著的變化，而且，很明顯的可以看出，當(dāng)鉸縫完全破壞之后，單板所需承受的最大彎矩通過計算分析，結(jié)合該橋鉸縫破壞的實際情況，對鉸縫破壞嚴重繼而導(dǎo)致空心板受損部分，采用為保證結(jié)構(gòu)物的質(zhì)量和延長其使用壽命，從設(shè)計到施工、運營及養(yǎng)護管理等方面均應(yīng)采取必⑴為適應(yīng)急劇增加的交通量的需求和行駛車速的提高及車軸重的增大，公路橋梁的設(shè)計規(guī)范在不斷地進行修訂，設(shè)計采用的汽車荷載計算模式也在相應(yīng)調(diào)整，從而使橋梁在承載能力方面更能滿足交通量的需求。在進行橋梁設(shè)計計算時，考慮到超載等各種現(xiàn)實情況，適當(dāng)提高安全儲⑵結(jié)構(gòu)受力假設(shè)應(yīng)盡可能與實際受力情況相符。在設(shè)計計算橋梁行車道板時，考慮部分混凝土鋪裝參與行車道板的共同受力，從理論上是合理的，但從施工后的情況來看，混凝土鋪裝層與行車道板的粘結(jié)很難達到理想的程度，實際上混凝土鋪裝層有時無法與行車道板聯(lián)結(jié)成整體共同受力，因此，在設(shè)計計算橋梁行車道板時，可不考慮混凝土鋪裝參與行車道板的受力或在預(yù)制空心板時預(yù)埋足夠數(shù)量的鋼筋伸入混凝土鋪裝層，與鋪裝層鋼⑶采取措施增加鉸縫的抗剪能力。加大鉸縫深度，盡量將鉸縫外形設(shè)計圓順以避免應(yīng)力集中現(xiàn)象的出現(xiàn)。鉸縫混凝土可采用微膨脹混凝土，以補償其收縮，鉸縫內(nèi)混凝土等級要達到設(shè)計要求，且鉸縫混凝土須達到設(shè)計強度時方能通車使用。同時行車道板的側(cè)面應(yīng)為毛面，行車道板內(nèi)⑷保證橋面混凝土鋪裝層有足夠的厚度。考慮行車道板的撓度及其它因素的影響，在施工完成后橋面防水混凝土的最小厚度必須保證不小于8cm，保證其有足夠的剛度和強10cm，梁體頂面預(yù)埋伸出的抗剪錨筋并與鋼筋網(wǎng)綁扎或焊接，以增加鋼筋網(wǎng)的抗拉性能和橋面鋪裝⑹在混凝土鋪裝層中摻加適量鋼纖維。鋼纖維在混凝土中形成亂向分布的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，能抑制混凝土的干縮，且其抗折疲勞能力大幅提高，防止疲勞裂縫產(chǎn)生，從而為主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定提⑺采取有效措施，如板頂拉毛、清除頂面浮漿，來加強混凝土鋪裝層與行車道板的粘結(jié)，使⑴從鉸縫處受力狀態(tài)分析得出，鉸縫破壞以橋面部位鉸縫混凝土壓碎、底部混凝土拉裂為⑵空心板小鉸縫結(jié)構(gòu)在荷載的橫向傳遞方面效果較差，相對來講大鉸縫結(jié)構(gòu)荷載橫向傳遞優(yōu)⑶鉸縫內(nèi)布置鋼筋可彌補鉸縫與板間混凝土粘結(jié)能力差的不足，鉸縫混凝土可采用微膨脹混凝土，鉸縫頂面布置門筋，橋面布置鋼筋網(wǎng)也會起到一定的橫向聯(lián)系作用，加強鉸縫及橋面鋪裝⑷鉸縫內(nèi)布置交叉或斜門筋，均能夠?qū)︺q縫起到提高荷載橫向分布的作用。其中交叉筋布置近似的滿足沿著主拉應(yīng)力方向布置，可大大加強結(jié)構(gòu)的橫向聯(lián)系，另外交叉筋還可對縫內(nèi)混凝土先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此誠危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣不懈于內(nèi)，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報之于陛下也。誠宜開張圣宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其刑賞，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使內(nèi)外其刑賞，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使內(nèi)外異法也。侍中、侍郎郭攸之、費祎、董允等，此皆良實，志慮忠純，是以先帝簡拔以遺陛下：愚以為宮中之事，事無大小，悉以咨之，然后施行，必能裨補闕漏，有所廣益。將軍向?qū)?，性行淑均，曉暢軍事，試用于昔日，先帝稱之曰能”，是以眾議舉寵為督：愚以為營中之事，悉以咨之，必能使行陣和睦，優(yōu)劣得所。親賢臣，遠小人，此先漢所以興隆也；親小人，遠賢臣，此后漢所以傾頹也。先帝在時，每與臣論此事，未嘗不嘆息痛恨于桓、靈也。侍中、尚書、長史、參軍，此悉貞良死節(jié)之臣，愿陛下親之、信之，則漢室之隆，可計日而待也0臣本布衣，躬耕于南陽，茍全性命于亂世，不求聞達于諸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顧臣于草廬之中，咨臣以當(dāng)世之事，由是感激，遂許先帝