高速公路空心板橋加寬改造剛度漸變技術研究.pdf

1、裝配式空心板橋具有結構簡單、施工方便、工程造價低等優(yōu)點，是橋梁工程常用的橋型之一。隨著我國經濟的快速發(fā)展，汽車擁有量及交通量快速增加，原來修建的少車道高速公路通行能力已經不能滿足要求，需要對其進行加寬改造。作為高速公路上常用橋型--裝配式空心板橋的加寬改造就成為高速公路加寬改造的重點，如何保證新舊空心板結合后橋梁正常工作及橋面鋪裝的整體性成為橋梁加寬改造的關鍵。
　　 本文以減小新舊橋梁空心板之間剛度差異為研究重點，將新舊橋板之

2、間的剛度差異漸變，擴展其變化區(qū)域，由原來兩塊板之間的剛度突變轉換為多塊板之間的剛度漸變，這樣使新舊橋板結合部位產生的位移差和附加應力大大減小，從而實現(xiàn)橋面鋪裝的整體性。本文以位于京港澳高速/公路安陽至新鄉(xiāng)段加寬項目中的滄河南大橋為工程實例，對空心板橋加寬改造剛度漸變技術進行研究，所完成的工作和得出的主要結論如下：
　　 (1)對新舊空心板進行了單板剛度計算可知，新橋板與舊橋板的單板剛度差異較大，這樣會導致新橋板與1日橋板連接后在

3、連接部位出現(xiàn)橋面鋪裝破壞?；诖?，提出新舊空心板橋剛度漸變的方法。
　　 (2)提出了懸臂板假定和無剪切剛性板假定兩種空心板橋加寬剛度漸變理論計算模型，并分別根據這兩種模型計算得出了新舊橋板之間剛度漸變初步方案，初步確定了橫向剛度漸變構件的材料、尺寸、形狀和布置位置。
　　 (3)對采用剛度漸變的空心板橋進行靜力力學性能分析。計算結果表明：施加橫向剛度漸變構件前后的整橋在過渡區(qū)域位移有較大的不同，在施加橫向剛度漸變構件前

4、，新內板和1日板之間出現(xiàn)較大的剛度突變，引起位移突變；施加橫向剛度漸變構件后，各個橋面板的位移呈現(xiàn)逐步變化的趨勢。施加橫向剛度漸變構件前承受荷載的空心板荷載橫向分布系數(shù)突起明顯，即單板受力明顯；施加橫向剛度漸變構件后，荷載橫向分布系數(shù)突起值減小，突起寬度增大，說明施加的集中荷載由多塊板共同承擔。對比施加橫向剛度漸變構件前后的靜力力學性能，證明了施加橫向剛度漸變構件的有效性，橫向剛度漸變效果良好。
　　 (4)對采用剛度漸變的空心

5、板橋進行動力響應分析。計算結果表明：施加橫向剛度漸變構件前作用有移動荷載的橋板，其跨中動力位移與相鄰橋板相比，出現(xiàn)明顯的位移突變；施加橫向剛度漸變構件后作用有移動荷載的橋板，其跨中位移明顯減小，減少了一半左右，且與相鄰橋板的跨中動力位移較為相似；另外，施加橫向剛度漸變構件前各橋板跨中位移達到最大值的時間也有一定的不同，說明其振動存在不同步現(xiàn)象，振動不同步可能會導致橋梁在使用期間，企口縫混凝土因橋板的不同步振動出現(xiàn)破壞；施加橫向剛度漸變構

6、件后各橋板之間振動位移協(xié)調性大大增強，達到最大位移的時間幾乎一致。從動力效果分析也說明了施加橫向剛度漸變構件的必要性和有效性。
　　 (5)橫向剛度漸變構件的槽鋼和螺栓在工作時容易出現(xiàn)應力集中。細部分析結果表明：螺栓出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象，其應力值遠大于槽鋼的應力值，橫向剛度漸變構件在工作時螺栓是薄弱部分，選擇螺栓時，為了保證其有足夠的安全可靠度，應選擇高強螺栓和適當增加螺栓直徑；所選定的槽鋼和螺栓的局部應力都在材料承受范圍內。