空心板设置横 隔板对企 口缝混凝土力学性能的影响分析 葛素娟 ，张高奎 ，刘若瀚 (1．郑州大学 土木工程学院 ，河南 郑州 450001；2．河南 徐辉 建筑工程设计事务所 ，河南 郑州 450082) 摘 要 ：建 立装 配式预应 力 混凝土 简 支空心板桥 的空 间 实体 有 限元 计 算模 型 ，在 对 称 荷 载与 偏 载作 用 下 ， 分别 对无横 隔板 、端部 设置横 隔板 、端部 与跨 中均 设横 隔板 3种情 况 的空心板之 间的企 口缝 混凝 土 受力 状 态进行 分析 ，探 讨设 置横 隔板 对装 配式预 应 力混凝 土 空心板桥 企 口缝混凝 土 的力 学性 能 的影响 ，计 算 得 出企 口缝 混 凝土 的应 力分布 。结果表 明 ：设置 横 隔板后 ，企 口缝 混 凝 土 的应 力值 变得 均 匀 ，企 口缝 混 凝土 的抗 剪性 能有所 增 强。所得 结果 对装 配式预 应 力混凝 土 空心板桥 设计 有较 大的参 考价值 。 关键 词 ：装配 式预 应 力混凝 土 空心板桥 企 口缝 力学性 能 有 限元 法 中图分类 号 ：U441 ．4 文献标 识码 ：A DOI：10．3969／j．issn．1003—1995．2012．09—03 装配 式预应 力混 凝土 空心 板桥 的空心 板块 之 间一 般采 用企 口缝 横 向连 接 ，以保 证 空 心 板块 之 问 的整 体 性 ，共 同承受 车辆 荷 载 。装 配式 预 应 力 混凝 土 空 心 板桥 的桥 面铺 装层 普遍存 在着 沿空 心板企 口缝 纵 向开 裂 、铰缝 处混凝 土破 碎 、脱 落 、大面 积渗漏 等现 象 ，并 且 成 为空 心 板 桥 最 典 型 的早 期 病 害 之 一 。出 现 这 种 病 害后会 致使 空 心板 间横 向联 系失 效 ，出现单 板受 力 ， 使 桥梁 的整 体受力 性 能 发 生改 变 ，影 响桥 梁 结构 的安 全 和交 通 的 畅 通 。装 配 式 预应 力混 凝 土 空 心 板 桥 产 生沿 企 口缝纵 向开裂 病 害 的 原 因是 多 方 面 的 ，主要 是 由空 心板 桥设 计理 论方 面 的理 想企 口缝 与实 际 的企 口缝构 造有 差别 、施 工质 量 以及 运 营 阶段 工 作 条件 恶 化等 因素 造 成 的 。另 外 ，空 心 板 在 浇 筑 混 凝 土 过 程 中 ，目前 一般 采用 橡胶胶 囊作 空心 板 内膜 ，由于橡胶 胶囊 内膜 密度较 小 ，重 量 轻 ，经 常偏 位 和上 浮 ，导 致 空 心板 的顶 板 和腹板 厚度减 小 ，使空心 板受 压高 度不够 ， 承 载力不 足 ；橡胶胶 囊 内膜 位 置偏 移 或 上 浮 也会 造 成 混凝 土保 护层 厚度 变小 ，甚至 钢筋 裸露 ，使空 心板 产生 各 种裂缝 等病 害 ，影 响桥梁 的耐久 性 。。 。 针 对装 配式 空心 板预制 过程 中橡 胶气囊 偏 移和上 浮 等 问题 ，可采用 聚 苯 乙烯 泡 沫 塑 料 内膜 替 代 传 统 的 橡 胶气 囊 内膜 ，由于 聚 苯 乙烯 泡 沫 塑料 内模 具有 一 定 的强 度 ，重量较 轻 ，可 预 制 生产 ，而且 浇 筑 完 混凝 土 后 可 留在 结 构 内不 必 取 出 ，因此 ，不 用 沿 桥 跨 通 长设 置 ，可 以在 空心板 端 部 和跨 中位置 设 置 横 隔板 。为 了 收 稿 日期 ：2012—04-20；修 回 日期 ：2012-05—18 基 金项 目：河南省杰 出人才计划项 目(084200510003) 作者简介 ：葛素娟 (1972一 )，女 ，河南濮 阳人 ，副教授 ，硕士。 解空 心板桥 在设 置横 隔板后 能否 改善企 口缝混 凝 土 的 受力 性能 ，本文 以一座 22．5m 装配式 预应 力混凝 土 空 心板 桥 为例 ，探 讨空 心板 设 置 横 隔板 后 对 企 口缝 混 凝 土力 学性 能 的影响 。 1 有 限元计算模型 以连霍高 速公路 改扩 建工 程 中的一座 典型 的装 配 式预应 力混凝 土空 心 板桥 为研 究对 象 ，该 桥 纵 向跨 径 为 22．5m，计 算跨 径 为 22．44In，两 端 简支 ，横 向 由宽 为 1．49in的 7片空心 板组成 ，桥 梁 横断 面 布置 如 图 1 所 示 。各空 心板 由混 凝 土企 口缝 连 接 ，企 口缝 构 造 如 图 2所示 。 应用有 限 元 程 序 Midas／Civil，选 用 空 间 8节 点 6 面体 实体 单元 ，建立该 桥 梁 整 桥 三维 实 体 有 限元 计 算 模 型 ，模 型横断 面如 图 3所示 。 在 有 限元 建模 中，对 截 面顶 板 处 的普 通 钢 筋 区 采 用 钢筋 与混凝 土 的折算 弹性模量 考 虑顶板 处普 通钢 筋 的影响 ，对底 部 的 预应 力 钢 筋 作 用 区 域 ，采 用 预 应 力 筋 、普 通筋 以及混 凝土折 算后 的弹 性模量 ，即取 均化 的 钢筋混 凝 土折算 弹性模 量 lol；桥 面板 、企 El缝 、混凝 土 桥面铺 装及 护栏 等均 用 实体 单 元 ，其 中企 ISl缝 混 凝 土 与空心 板单元 之 间采用 共 节 点 处理 。在计 算 模 型 中 ， 采用的坐标系为： 轴为沿桥纵向(向右为正向)，y轴 为沿 桥横 向 (向 内为 正 向)，Z轴 为 竖 直 向 (向上 为 正 向)。该 桥为简 支空 心 板桥 ，边 界 条件 设 为 两端 简 支 ， 该 空心 板桥共设 有 28个 支座 。 根 据横 隔板设 置 的情 况 ，共 考虑 3种计 算模 型 ： 1)无 横 隔板 ，无 横 隔板 的 桥梁 整体 空 间有 限元 计

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