箱梁懸臂橋板的結(jié)構(gòu)計算簡析

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箱梁橋板由于整體性好,其混凝土受壓區(qū)能較好地承受正、負彎矩,在一定的截面面積下還能獲得較大的抗彎慣矩,抗扭剛度大,即使在偏心的活載作用下其各梁肋的受力也比較均勻,并能做成各種復(fù)雜形狀,同時具有立體感強和美觀等優(yōu)點。其主要設(shè)計構(gòu)思是在抗扭剛度大的箱梁上從兩處挑出足夠長的懸臂,這樣不僅滿足了使用要求,而且經(jīng)濟指標優(yōu)越,同時又限度地減少了橋墩墩身和基礎(chǔ)寬度。因此在江浙運河一帶大中跨徑橋板設(shè)計方面運用廣泛,隨著現(xiàn)代化城市高架橋的快速發(fā)展,目前箱梁的發(fā)展也正逐漸趨向大箱配大懸臂板形式。
    針對目前箱梁橋板的發(fā)展趨向,為滿足其安全和可靠的要求,對于懸臂板縱向彎曲受力情況應(yīng)引起足夠重視。目前箱梁橋板工程中常常出現(xiàn)的箱梁腹板根部發(fā)生裂縫(如圖1),根據(jù)現(xiàn)場檢測:發(fā)現(xiàn)其裂縫具有腹板根部粗、兩側(cè)逐漸減小的特點;根據(jù)分析初步判斷是由于設(shè)計時只考慮了橋板的整體受力,但卻忽視了懸臂板縱向彎曲的問題,因此縱向受力鋼筋在底板處雖已配足,但由于縱向受力鋼筋在底板處系采取平均布置,而非按實際受力情況布設(shè),從而造成腹板根部局部承載能力不足,并導致橫向裂縫的產(chǎn)生。
    圖1 箱梁橋板常 裂縫簡圖圖2 懸臂板受彎狀態(tài)分析
    1.懸臂板結(jié)構(gòu)受力情況分析
    1.1懸臂板受彎分析
    在結(jié)構(gòu)設(shè)計中往往將復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)簡化為直觀的平面問題來進行考慮,但就復(fù)合式箱梁懸臂橋板而言,它是空間結(jié)構(gòu)。因為懸臂板與腹板間結(jié)構(gòu)高度發(fā)生突變,導致兩者形心跳躍,由于恒活載在箱梁橫截面內(nèi)各部件的內(nèi)力與應(yīng)力變化十分復(fù)雜。如采用電算時,常常把箱梁作為整體空間結(jié)構(gòu)來進行分析,其縱向受力計算通常只考慮了板的整體彎曲結(jié)構(gòu)驗算,而忽視了懸臂板受力的不均勻性,其主要受力部位的縱向彎曲往往成為結(jié)構(gòu)計算的盲點。
    如圖2所示的箱梁懸臂板在恒活載作用下除會發(fā)生橫向彎曲變形外也常常會發(fā)生縱向彎曲變形。 由于箱梁懸臂板為薄壁構(gòu)件,其高度不到梁高的三分之一,但又要傳遞較大的垂直和水平應(yīng)力,這就使它成為上部結(jié)構(gòu)中的薄弱部位,并在懸臂根部產(chǎn)生應(yīng)力集中和開裂的現(xiàn)象。在懸臂板橫斷面設(shè)計時其懸臂長度與端部厚度通常均參照有關(guān)圖表,并根據(jù)橫向預(yù)加應(yīng)力或布設(shè)鋼筋等情況而定,當懸臂過長時恒活載則會在懸臂根部產(chǎn)生很大的剪切力,并導致在懸臂側(cè)腹板產(chǎn)生縱向彎曲應(yīng)力,所以結(jié)構(gòu)設(shè)計時可將此剪切力作為外荷載處理,并根據(jù)此剪切力產(chǎn)生的彎矩在腹板側(cè)配足夠的受力鋼筋,也就是說箱梁整體驗算的基礎(chǔ)上對縱向受力鋼筋在底板的布置應(yīng)按受力情況重新進行配置。