波纹钢腹板连续刚构桥扭转与畸变的试验研究.pdfVIP

第 36卷 ，第4期 中 国 铁 道 科 学 Vo1．36 NO．4 20l5年 7月 CHINA RAILW AY SCIENCE July，2015 文章编号：lOOl一4632 2o15 04-0040—07 波纹钢腹板连续刚构桥扭转与畸变的试验研究 刘保东 ，冯文章 ，任红伟。，李鹏飞 ，牟 开 1．北京交通大学 土木与建筑工程学院，北京 100044； 2．交通部公路科学研究院，北京 100088 摘 要：设计制作3跨单箱单室变截面波纹钢腹板连续刚构桥和等效的普通混凝土腹板连续刚构桥的模型， 通过 2个模型桥的扭转与畸变对 比试验，从挠度、沿梁高度方向的翘曲应变、箱梁混凝土顶底板的翘曲应力和 波纹钢腹板的翘曲剪应力4个方面，分析波纹钢腹板连续刚构桥和普通混凝土腹板连续刚构桥的扭转和畸变特 点。结果表明：波纹钢腹板连续刚构桥的抵抗扭转和畸变能力比普通混凝土腹板连续刚构桥弱，但强于波纹钢 腹板简支箱梁桥；墩梁固结提高了波纹钢腹板箱梁的整体抗扭能力，且箱梁各截面的抗扭转和畸变能力与该截 面距墩顶墩梁结合处的距离有关，距离越近，截面抵抗扭转和畸变的能力越强，反之越弱 ；计算波纹钢腹板箱 梁在偏载作用下的挠度和应力时，要考虑扭转和畸变的影响。 关键词：连续刚构桥；波纹钢腹板 ；箱梁 ；扭转；畸变；模型试验 中图分类号：U448．38：U448．24 文献标识码：A doi：10．3969／j．issn．1001—4632．2015．04．07 波纹钢腹板连续刚构桥综合了刚构桥和波纹钢 文献 ElO]对波纹钢腹板箱梁在弯扭复合作用下的 腹板箱梁的优势，具有跨越能力大，自重小，抗震 抗扭承载力进行了试验研究。文献 Ell-]对影响波 性能好，预应力效率高等诸多优点，是 1种适用于 纹钢腹板箱梁扭转与畸变的关键因素进行了研究。 高烈度震区大跨度桥梁的新型结构形式[1]。 目前， 文献 El2]通过实验和有限元对波纹钢腹板箱梁扭 该类型桥梁在公路上应用比较广泛，在铁路上也开 转刚度进行了研究，提出了增设横隔板改善扭转动 展了应用研究[2_。由于铁路活荷载较大，要求梁 力特性的方案 。 体具有较好的整体刚度[4]，因此更需要关注该类型 综上所述，国内外对波纹钢腹板预应力混凝土 桥梁的扭转与畸变性能。文献 [5]通过软化桁架 组合箱梁进行了大量的理论与试验研究，但试验模 模型理论，对波纹钢腹板简支箱梁桥的扭转性能进 型大多数为波纹钢腹板简支箱梁桥，极少进行连续 行了相关研究，并对其抗扭承载力计算公式进行了 箱梁的模型试验，本文依托波纹钢腹板连续刚构桥 推导。文献 E63考虑波纹钢腹板箱梁的特点，假 和普通混凝土腹板连续刚构桥的模型试验，对波纹 定波纹钢腹板对纵 向翘 曲不起抵抗作用，采用 钢腹板连续刚构桥的扭转与畸变性能进行对 比研究。 A．A乌拉斯基理论和弹性地基梁理论，建立了波 纹钢腹板箱梁扭转与畸变的基本分析方法。文献 1 试验模型 [7]基于波纹钢腹板箱梁特点，利用变分原理法， 推导了考虑箱梁剪力滞和剪切变形影响的波纹钢腹 模型为 2．4m+3．6m+2．4ITl三跨变截面连 板箱梁挠度计算公式。文献 [8]采用变角软化桁 续刚构桥 单箱单室 ，箱梁截面高度变化范 围 架模型薄膜元理论，提出了波纹钢腹板组合箱梁的 33～49cm，两端桥墩高 95cm，中间桥墩高 80 纯扭转理论模型，并给出了箱梁扭转的计算方法。 cm。波纹钢腹板连续刚构桥模型编号为 1桥，混 文献 [93根据板壳有限元理论，引入畸变变形位 凝土腹板连续刚构桥编号为 2桥。试验梁采用 移函数，建立了微分方程和单元刚度方程，提出适 C40混凝土，受力钢筋为直径 12和 10mm 的 用于矩形和梯形截面的扭转与畸变理论计算方法。 HRB335钢筋，构造钢筋采用直径 为 8mm 的 收稿 日期：2015—03—20；修订 日期：2015—05一lO 基金项 目：交通部西部交通科技项 目 2OO座机电话号码7 作者简介：刘保东 1967一 ，男，河 E廊坊人，教授，博士。 第 4期 波纹钢腹板连续刚构桥扭转与畸变的试验研究 4l R235钢筋。预应力钢筋采用 15．2mm钢绞线。 固结 。 钢腹板用钢等级为Q235，主梁构造和横截面如图 1一 图3所示 。 图1 主梁 1／2立面图 单位 ：ram 墩顶截面 跨中截面 图4 2桥箱梁横截面 单位：mm 2 试验测点布置 1 位移测点布置 使用千分表测量模型的竖向位移，纵桥向分别 ： l 在三跨的跨中截面、中跨的2个 1／4跨截面和2个 墩顶截面 跨巾截面 墩顶截面布置位移测点如图5所示，各观测截面横 图2 1桥箱梁横截面 单位：ram