1、苗文龙:m预制小箱梁横隔板设置方法研究施工技术SHIGONGJISHU 工程与建设 年第 卷第期 收稿日期:;修改日期:作者简介:苗文龙(),男,河南舞钢人,硕士,工程师 m预制小箱梁横隔板设置方法研究苗文龙(安徽省交通勘察设计院有限公司,安徽 合肥 )摘要:小箱梁横隔板的设置方法一直存在比较大的争议,为研究合理的设置方法,文章以某省院 m小箱梁标准图为基础,用片梁和 m湿接缝组合出全宽 m窄桥,用 片梁和 m湿接缝组合出全宽 m宽桥,采用M I D A SC i v i l分别建立宽桥、窄桥梁格模型,变化跨中横隔板的高度、厚度、数量、位置,通过查看活载下跨中各片主梁位移数值,得到各片主梁协同
2、受力情况,进而得到跨中横隔板合理的设置方法.计算结果表明,m预制小箱梁在端部设置两道梁端横隔板,跨中仅设置一道横隔板,宽度为 m,高度等于或略低于主梁全高,基本可满足各片主梁协同受力的要求.此方法可以推广使用.关键词:小箱梁;横隔板;M I D A SC i v i l;梁格法中图分类号:U 文献标志码:A文章编号:()引言为快速推进交通运输事业的发展,预制结构因施工速度快,质量有保证而被大量采用,小箱梁是预制结构中的重要形式,其中 m跨径小箱梁最具经济效益.m小箱梁跨中横梁的设置方法目前仍有很大的争议,增加跨中横隔板的数量一定会使各主梁协同受力性能更好,但是跨中横隔板过多的设置会使得施工麻烦
3、,自重增加,研究其合理的跨中横隔板布置方式具有重要意义.在小箱梁设计、使用的初期阶段,只在梁端设置横隔板,目前在役的部分小箱梁是这种形式.该形式小箱梁在使用中表现为单板受力、桥面开裂问题比较严重,设计人员开始注意到跨中横隔板的重要作用,目前部颁标准图及各大省院标准图 m小箱梁均在跨中设置一道横隔板,也有 部 分设 计院 基于 自 身工 作经 验和 保 守考虑,在/和/跨 径 处 增 设 跨 中 横 隔 板.无 论 是 预 制T梁、小箱梁,都 是通 过横 隔板、湿接 缝把 各 片梁 横向 联 系 起来,增强横向联系、避免单板受力对该结构的正常使用尤其重要.预制小箱梁在宽桥和窄桥中使用的是同样的横
4、向联系,但宽桥和窄桥中同样截面尺寸的横向联系所能发挥的作用却是不同的.本文将采用M I D A SC i v i l分别建立宽桥、窄桥梁格模型,变化跨中横隔板的高度、厚度、数量、位置,比较全面地探索跨中横隔梁在小箱梁各片主梁协同受力中所发挥的作用.工程背景本文以某省院的 m小箱梁为基础,m小箱梁梁高 m,中梁宽度为 m,边梁宽度为 m,湿接缝厚度为 m,小箱梁腹板厚度为 m,底板厚度为 m,顶板厚度为 m,支点距离跨径线为 m,如图所示.设置两道梁 端 横 隔 板 和 一 道 跨 中 横 隔 板,跨 中 横 隔 板 高 度 为 m,宽度 m,梁端横隔板高度为 m,宽度 m,距离跨径线为 m,如
5、图所示.其主要材料如下.图小箱梁跨中一般构造图(单位:mm)施工技术SHIGONGJISHU苗文龙:m预制小箱梁横隔板设置方法研究 工程与建设 年第 卷第期图小箱梁横断面布置图(单位:mm)混凝土水泥:采用高品质的硅酸盐水泥,其强度等级不应低于 .粗骨料:采用级配连续的粗骨料,用锤击破碎法生产碎石.所用碎石最大粒径不宜大于 mm,以保证混凝土浇筑时振捣的密实性.混凝土:预制主梁、中横梁、端横梁、跨中横隔板、现浇接头、湿接缝和封锚混凝土全部采用C 混凝土.普通钢筋使用H P B 、HR B 钢筋作为普通钢筋,钢筋性能符合 钢筋混凝土用钢 第一部分:热轧光圆钢筋(G B/T )和 钢筋混凝土钢 带
6、肋钢筋(G B/T )的规定.直径大于等 于 mm的 钢 筋 采 用HR B ,直 径 小 于 mm的钢筋采用H P B .m小箱梁标准图中的HP B 钢筋使用了直径mm和 mm两 种 类 型;HR B 钢 筋 使 用 了 直 径 mm、mm、mm、mm、mm五种类型.预应力钢筋采用抗拉强度标准值为fp k MP a的钢绞线作为预应力筋,其公称直径为 mm,力学性能要符合 预应力混凝土用钢绞线(G B/T )的有关规定.其他材料钢板:采用Q B钢板,应符合 碳素结构钢G B/T 规定.锚具:跨中正弯矩钢束采用的是M 和M 圆形锚具及配件;墩顶负弯矩钢束采用的是M 和M 圆形锚具 及 配 件,预
7、 留 后 张 预 应 力 管 道 采 用 圆 形 金 属 波纹管.支座:采用G Q Z球形支座,材料和力学性能应符合国家和行业的现行有关规定此外,为研究合理的跨中横隔板的设置方法,并能有效地兼顾所有情况,本文将利用此小箱梁标准图组合为宽桥和窄桥并分别设置不同形式的跨中横隔板.一般认为宽跨比为 是窄桥和宽桥的分界点,最具代表性.窄桥由片梁组成,湿接缝宽度为 m,桥梁全宽 m,宽跨比为,宽桥由 片梁组成,湿接缝宽度为 m,桥梁全宽 m,宽跨比为 .模型的建立以此省院 m预制小箱梁为基础建立梁格模型,如图所示.梁格纵向取实际主梁截面,虚拟横梁厚度取为湿接缝厚度 m,宽度为m,不计重量,端横梁根据实际
8、尺寸建立,变化跨中横隔板的高度、厚度、数量、位置,以此来研究跨中横隔板的合理设置方法.窄桥全宽 m,考虑两侧各 m护栏,净宽 m,根据 公路桥涵设计通用规范(J T GD )第 条规定,窄桥设计车道数为车道.宽梁全宽为 m,考虑两侧各 m护栏,净宽为 m,根据 公路桥涵设计通用规范(J T GD )第 条规定,宽桥设计车道数为车道.车道荷载采用公路 级标准,按照 公路桥涵设计通用规范(J T GD )第 条规定考虑车道的横向折减.模型分别采用中载和偏载加载,偏载时考虑 m护栏宽度及外侧轮子距离护栏 m.车道荷载加载方式为横向联系梁加载.支座布置方式对受力影响较大,按照标准图中的支座布置图布置.
9、讨论跨中横隔板,忽略先简支后连续、预应力、收缩徐变、普通钢筋等的影响.施工阶段对主梁受力影响较大,考虑主梁单梁、横向联系两个施工阶段.模型主要分为窄桥偏载、窄桥中载、宽桥偏载、宽桥中载种工况.图有限元模型数量、位置的影响选定跨中横隔板的高度为 m,厚度为 m,在窄桥、宽桥模型中变化跨中横隔板的数量为道、道、道、道,分别按照偏载、中载加载.下表位移为活载位移,从整理的计算结果可以看出,跨中横隔板数量相同时,对于各片梁协同受力性能,偏载比中载更不利,宽桥比窄桥更不利,即协同受力性能窄桥中载宽桥中载窄桥偏载宽桥偏载,宽桥偏载各片梁协同受力性能比其他种情况差很多;在窄桥中载、宽桥中载、窄桥偏载、宽桥偏
10、载种工况中,跨中无跨中横隔梁时协同性能相对较差(差值大于),仅在跨中设置一道跨中横隔板后各片梁协同受力性能已经达到理想水平.在同一工况中各片梁协同受力性能与横隔梁设置道数的关系为道道道道,跨中设置一道跨中横隔板与分点设置两道跨中横隔板比较,跨中设置一道跨中横隔板各片主梁协同受力性能竟然更好,由此可见,跨中横隔板往跨中集苗文龙:m预制小箱梁横隔板设置方法研究施工技术SHIGONGJISHU 工程与建设 年第 卷第期 中布置有利于各片主梁协同受力,在设置横隔板时尽量设置奇数道,确保有一道跨中横隔板位于跨径中心;在窄桥中载、宽桥中载、窄桥偏载中,设置道和道跨中横隔板在各片梁协同受力性能上几乎没有区别
11、,差值不足,在宽桥偏载中其差值达到最大为 ,较小.综上所述,m小箱梁仅在跨中设置一道跨中横隔板在保证各片主梁协同受力性能上已经能发挥了很好的作用,完全没有必要出于保守或是其他考虑盲目地增加小箱梁跨中横隔板的数量,因为小箱梁跨中横隔板本来施工就比较困难,并且盲目增加跨中横隔板还会造成自重的增加和材料的浪费.表窄桥偏载跨中位移(单位:mm)跨中横隔板数量梁编号 最大/最小 差值/注:差值(某列最大/最小第一列最大/最小)/(第一列最大/最小),下同.表窄桥中载跨中位移(单位:mm)跨中横隔板数量梁编号 最大/最小 差值/表宽桥偏载跨中位移(单位:mm)跨中横隔板数量梁编号 最大/最小 差值/表宽桥
12、中载跨中位移(单位:mm)跨中横隔板数量梁编号 最大/最小 差值/高度的影响选定跨中横隔板的数量为,厚度为 m,在窄桥、宽桥模型中变化跨中横隔板的高度,分别取倍、倍、倍、倍、倍主梁高,为m、m、m、m、m,分别按照偏载、中载加载.下表位移为活载位移,从整理的计算结果可以看出,当跨中横隔板高度相同时,对于各片梁协同受力性能,偏载比中载更不利,宽桥比窄桥更不利,即协同受力性能窄桥中载宽桥中载窄桥偏载宽桥偏载,宽桥偏载各片梁协同受力性能比其他种情况差很多;窄桥中载跨中最大位移各梁最大/最小在 到 之间,极差为 ,跨中横隔板高度大于等于 m后协同性相差较小(差值不大于);宽桥中载位移最大/最小在 到
13、之间,极差为 ,跨中横隔板高度大于等于 m后协同性相差较小;窄桥偏载位移最大/最小在 到 之间,极差为 ,跨中横隔板高度大于等于 m后协同性相差较小;宽桥偏载位移最大/最小在 到 之间,极差为 ,跨中横隔板高度对各片梁协同受力性能影响较大,跨中横隔板高度为 m时差值为 ,依然较大,此工况下跨中横隔板宜全高设置.综上所述,建议跨中横隔板的高度宜等于主梁全高或由于施工要求略低于主梁全高.表窄桥偏载跨中位移(单位:mm)跨中横隔板高 梁编号 最大/最小 差值/施工技术SHIGONGJISHU苗文龙:m预制小箱梁横隔板设置方法研究 工程与建设 年第 卷第期表窄桥中载跨中位移(单位:mm)跨中横隔板高
14、梁编号 最大/最小 差值/表宽桥偏载跨中位移(单位:mm)跨中横隔板高 梁编号 最大/最小 差值/表宽桥中载跨中位移(单位:mm)跨中横隔板高 梁编号 最大/最小 差值/厚度的影响选定跨中横隔板的数量为,高度为 m,在窄桥、宽桥模型中变化跨中横隔板的厚度为m、m、m、m、m,分别按照偏载、中载加载.下表位移为活载位移,从整理的计算结果可以看出,当跨中横隔板厚度相同时,对于各片梁协同受力性能分析,偏载比中载更不利,宽桥比窄桥更不利,即协同受力性能排列顺序为窄桥中载宽桥中载窄桥偏载宽桥偏载,宽桥偏载各片梁协同受力性能比其他种情况差很 多;窄 桥中 载跨 中 最大 位移 各 梁最 大/最 小 在 到
15、 之间,极差为 ,跨中横隔板厚度大于等于 m后协同性相差较小;宽桥中载位移最大/最小在 到 之间,极差为 ,跨中横隔板厚度为 m时协同性最好,之后再增加厚度会起到反作用;窄桥偏载位移最大/最小在 到 之间,极差为 ,跨中横隔板厚度大于等于 m后协同性相差较小;宽桥偏载位移最大/最小在 到 之间,极差为 ,跨中横隔板厚度大于等于 m后协同性相差较小.当跨中横隔板厚度取值为 m时,差值最大宽桥偏载也不足,因此推荐厚度取值为 m.表窄桥偏载跨中位移(单位:mm)跨中横隔板厚 梁编号 最大/最小 差值/表 窄桥中载跨中位移(单位:mm)跨中横隔板厚 梁编号 最大/最小 差值/表 宽桥偏载跨中位移(单位
16、:mm)跨中横隔板厚 梁编号 最大/最小 差值/苗文龙:m预制小箱梁横隔板设置方法研究施工技术SHIGONGJISHU 工程与建设 年第 卷第期 表 宽桥中载跨中位移(单位:mm)跨中横隔板厚 梁编号 最大/最小 差值/结论与建议本文以某省院 m跨径小箱梁标准图为基础,用片梁和 m湿接缝组合出全宽 m窄桥,用 片梁和 m湿接缝组合出全宽 m宽桥,变化跨中横隔板的高度、厚度、数量、位置,全面分析了不同跨中横隔板的设置方法对各片主梁协同受力性能的影响,主要结论与建议如下:()建议跨中横隔板的高度宜等于主梁全高或由于施工要求略低于主梁全高.()设置一道及以上厚度 m跨中横隔板后,各片主梁协同受力能力相差不大,因此推荐设置一道跨中横隔板.()若需要设置多道跨中横隔板,建议设置奇数道,并保证一道位于跨径中心,对各片主梁协同受力更有利.()跨中横隔板厚度在 m及以上时,对于窄桥、宽桥,各片主梁协同受力能力相差不大,因此推荐厚度为 m.()m预制小 箱 梁在 端部 设 置两 道梁 端横 隔 板,跨中仅设置一道跨中横隔板,宽度为 m,高度等于或略低于主梁全高,可 基 本 满 足 各 片 主 梁 协 同
