钢筋砼少筋微弯板组合梁桥病害分析.doc

1 钢筋砼少筋微弯板组合梁桥病害分析摘要: 介绍了钢筋混凝土少筋微弯板组合梁桥病害,并从力学上分析了其产生的原因,为以后的加固设计与施工提供参考。关键词: 微弯板,组合梁桥,桥梁病害,有限元法。 1 概述钢筋混凝土少筋微弯板组合梁桥是在群众性建桥的基础上经过试验研究提出来的。 1963 年我国对它进行了一系列的试验研究, 1964 年在湖南建成试验桥, 十几年后全国建成此类桥梁当在三万米以上①。钢筋混凝土少筋微弯板组合梁桥的特点是在定型的的少筋微弯板中只用了少量构造钢筋,节省了桥面板钢筋用量。板梁分割预制后,构件轻,便于集中制造、运输与吊装,但工序较多。构件的组合采用工地浇筑少量接缝混凝土来完成,不需另设模板支架。钢筋混凝土少筋微弯板组合梁桥一般均不设横隔梁,而只在预制板的板端用加劲肋加强②。此类桥型经过多年的应用实践,证明这类桥桥面系承载力低,结构的横向分配能力较差。微弯板间加劲肋出现大量竖向裂缝,有的甚至断裂,微弯板跨中部顺桥向出现贯通全跨的纵向裂缝,缝宽达 ~ ; 大部份微弯板跨中( 板顶) 竖向裂缝已经贯通全断面; 微弯板砼竖向裂缝伴有渗水痕迹,出现白色网状碳化龟裂,微弯板砼接近破坏;部分微弯板与工字梁连接处出现纵向裂缝, 表明微弯板周边失去嵌固作用,桥面出现塌陷。 2 结构概况跨径 的净 的桥梁横向布置见下图 1。工字梁高为 80cm , 腹板厚 17cm , 马蹄宽 30cm 。少筋微弯板横桥向宽度为 140cm , 顺桥向一般为 249cm ( 长度可根据桥孔的跨径变化), 板跨中厚度 10cm ,端部厚 20cm ,板底部为半径 的圆弧形,板内用φ6 钢筋组成 18× 20cm 的钢筋网, 横桥向钢筋伸出后在工字梁肋顶相互搭接。相邻板间留有凹槽以形成湿接缝,边梁外侧的桥面板设计成悬臂板。 3 病害原因分析图1 上部横向布置图 2 微弯板与工字梁仅靠一根φ6 钢筋连接, 结构的抗弯能力极弱, 在荷载作用下, 其工字梁顶桥面开裂,形成塑性铰,故微弯板与工字梁间的连接可以认为是铰接; 由于工字梁顶塑性铰的形成,结构的计算模式发生变化,微弯板与工字梁间铰接,事必使微弯板跨中增加弯矩,容易造成微弯板压区砼容易压碎; 由于安装原因,微弯板与工字梁不是面接触,其挠曲支承给微弯板造成挠曲变形; 微弯板加劲肋大部分开裂,使得横向构件的联系作用减弱,特别是跨中附近,从而使桥梁的横向刚度降低,荷载分配增大,工字梁挠度加大,微弯板的次内力增加,从而加剧了微弯板的损坏; 由于此类桥型在 60 年代就开始修建, 历史较悠久, 设计荷载等级较低, 且一般均不设计横隔梁,结构的横向刚度仅由微弯板及组合截面提供,单梁效应显著,而现在的重型车较多,故造成工字梁在跨中附近的弯曲裂缝较多。 4 有限元分析 结构分析原理桥梁是三维空间立体结构,在活载作用下受力颇为复杂,特别是工字梁与微弯板相结合处的受力分析,使用面内分析很难准确了解其空间受力行为,因此,本文采用空间梁单元方法,分析了微弯板的空间受力状态。随着计算机技术的发展,其适合计算机分析的结构分析方法—有限元法得到了迅速的发展,复杂结构的求解才成为现实,而且其计算过程快、结果精度高等优点。采用有限元法分析时,一般用矩阵位移法