某等跨无梁板桥下挠病害成因分析

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇某等跨无梁板桥下挠病害成因分析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要: 本文主要是研究等跨无梁板桥下挠病害产生的原因，以某等跨无梁板桥为工程背景，利用MIDAS/FEA建立空间有限元实体模型对该桥的下挠病害成因做出了分析，得出该等跨无梁板刚构桥下挠主要是由混凝土后期的收缩徐变所引起，为后续相似工程设计提供借鉴，避免同类病害的再次发生。

关键词：无梁板桥 挠度 收缩徐变

中图分类号：U445 文献标识码：A

0前言

随着我国城市化进程的加快以及交通运输的迅速发展，城市交通立体化，公路等级和荷载等级提高。一方面，公路、铁路网纵横交错，产生了沿线交叉导致的净空问题；另一方面，公路设计提出了要求线型流畅、行车顺适等较高技术标准，设计中一改往日路适应桥位而定线的状况，而要求桥位要适应于道路线型变化，因此，弯、坡、斜桥大量采用，同时使桥梁出现了各种异形结构。特别是在高速公路互通立交、城市繁忙的交叉口修建立体交叉桥梁，弯、坡、斜桥更是必不可少。而无梁板桥在构造上具有机动灵活、适应性强等特点正好填补了这方面要求，且又能节省投资，外形线条简洁，轻盈挺拔，美观大方。同时在使用过程中也暴露了一些问题，表现之一为无梁板桥由于其自身结构的特性，存在挠度时效既后期挠度值成倍增加比梁桥等结构大得多。故本文将对无梁板桥的下挠原因进行初步探讨。

1工程背景

本章以某县东门大桥实际工程为依托，运用MIDAS/Fea 3.0软件建立东门大桥空间有限元实体模型，对其施工过程及成桥状况进行仿真分析，并结合现场实测的挠度数据进行对比分析，挖掘无梁板桥产生下挠病害的原因。东门大桥为一座三孔一联钢筋砼无梁板桥，每孔跨径为19 m，全桥共三联，大桥全长172 m，斜交角度为道路前进方向右偏85.3°，纵坡为0%。上构采用实心板变截面，跨中板厚为45 cm；墩顶厚度为95 cm，下构桥墩采用倒梯形墩；基础采用钻孔灌注桩，墩梁固结。桥面横向布置为：1.75 m（人行道及栏杆）+9 m（车行道）+1.75 m（人行道及栏杆），大桥全景图如1.1所示。

图1.1东门大桥现状全景图

调查中发现该桥主要存在以下病害：

1、主桥3、4、6、7孔（均为每联边孔）跨中附近下挠，对应位置两侧人行道下挠尤为严重。且存在挠度继续发展的趋势。

2、因跨中下挠，造成桥面局部排水不畅，致使雨水渗入主梁，腐蚀主梁钢筋，后期可能致使主梁混凝土酥松。

其主要病害照片如1.2、1.3所示：

图1.2人行道局部下挠严重 图1.3 桥面排水不畅

本文选取最具代表性的第二联无梁板桥为对象对东门大桥展开研究，观察发现该联两边孔接近跨中的位置两侧人行道局部下挠明显。为得到该联精准的下挠数据，通过在桥面布点测试标高，测试点布置如图1.4所示：图1.4第二联标高测试点布置图

根据所测到的各点标高，设5号桥墩顶标高为0.0 mm，得其他各点相对于5号墩顶的标高如表1所示：

表1第二联各测试点标高表

续上表

根据上表数据，由于多方面原因造成5号墩顶与其他墩顶高差并不为零，为研究每孔跨中下挠的情况，上表数据按以下方式处理：设每孔纵坡为相邻墩顶高差／该孔跨径。标高数据经处理后，绘制的1~5号纵断面位置的挠度散点图如1.5所示：

图1.51~5号纵断面挠度图

通过实地考察，发现该大桥第二联两边孔跨中下挠明显，中间孔并未有明显病害。同时通过对以上数据的分析可得，两边孔接近跨中处挠度较大，两侧人行道下挠尤为明显，边孔跨中挠度为中孔跨中对应处挠度的两倍左右。为找出东门大桥下挠病害的成因，下面将利用MIDAS/FEA3.0建立本桥有限元实体模型进行仿真分析。

2有限元仿真分析

参照东门大桥原竣工图纸，按对称原则对原结构尺寸稍作调整，采用FEA.3.0有限元软件建立第二联实体模型。全桥网格采用六面体、五面体及线单元，共计33384个实体单元，5456个钢筋线单元，如图2.1所示。

图2.1东门大桥加固前实体模型下文从运营过程着手展开分析。采用一次成桥，主要对成桥后的十年挠度增长情况进行初步探究。经计算得成桥初期、成桥5年、成桥10年的挠度如图2.2~2.4所示：

图2.2成桥初期大桥挠度图

图2.3成桥5年大桥挠度图

图2.4成桥10年大桥挠度图

通过上述分析发现，墩顶与边孔跨中底面顺桥向拉应力有所增加，但幅度不大，分别增长了16%、10%。对于挠度，成桥时最大挠度产生在距边墩约8.0米远的横截面处，通过十年的发展位置基本没变，下挠值由成桥时的2.075 cm增长到3.259 cm，增长57%，幅度相当大，与该桥目前严重下挠的位置较吻合。

3结论

本文以某县东门等跨无梁板桥为工程背景，通过建立空间有限元实体模型对施工阶段进行了仿真分析，主要考虑成桥后十年间挠度的发展情况，，现将本文的结论归纳如下：

1、通过整理桥面布点测得的高程数据，准确、直观的掌握了东门无梁板桥目前的下挠情况，下挠值最大病害截面发生在距离边墩约为8 m的位置，且两侧人行道下挠更严重，最大峰值达到5.6 cm。同时，通过实地调查全面了解了该桥的其它病害，如基础冲刷严重、桥面排水不畅等。

2、通过采用模型计算，分析了东门无梁板桥成桥后十年间应力及挠度的发展，发现边孔跨中严重下挠的主要原因是由混凝土的收缩徐变所引起。

参考文献

王伯惠. 无梁板桥——一种值得推广的新型桥梁. 第一次城市桥梁学术会. 1987

王伯惠, 张亚军编著. 无梁板桥. 北京: 人民交通出版社, 1998

袁光英. 恒载对无梁板桥裂缝形成的影响研究. 广东建材, 2011.27

北京迈达斯技术有限公司. Midas/FEA用户使用手册[M]. 北京: 人民交通出版社, 2008:1—468.

作者简介：谢雄，现就职于江苏省常州市规划设计院交通所，主要从事道路规划及道桥设计