整體式橋臺橋梁的橋頭搭板設計

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1、整體式橋臺橋梁的橋頭搭板設計莊一舟，樊爭輝，陳寶春整體式橋臺橋梁的橋頭搭板設計編譯莊一舟，樊爭輝，陳寶春(福州大學土木工程學院，福建福州350108)摘要：在過去幾十年里，瑞士建造的整體式橋臺橋梁的數(shù)量不斷增加。這種類型的橋梁較傳統(tǒng)的橋梁有較多優(yōu)點，但其存在明顯的土一結構相互作用，特別是在橋頭搭板和路堤之間。為了取消伸縮縫，將橋頭搭板直接連接到整體式橋臺橋梁的端部，從而也經(jīng)受由于溫度效應和混凝土收縮徐變引起的橋面板位移。為保證橋頭搭板設計合理，建立橋頭搭板修正幾何模型，研究橋頭搭板的力學特征以及橋頭搭板端部路面沉降和橋頭搭板與橋面板連接處路面的開裂情況，證明了增加橋頭

2、搭板末端埋置深度的有利作用。在此基礎上，提出一個連接橋面板與橋頭搭板的細部構造，以避免在此處路面產(chǎn)生裂縫。建議在初步設計階段對其進行詳細考慮，以使整體式橋臺橋梁在不增加施工成本的前提下改善其長期性能。關鍵詞：整體式橋臺；半整體式橋臺；橋頭搭板；土一結構相互作用；沉降；橋梁設計中圖分類號：U442．5文獻標志碼：A文章編號：1671—7767(2012)0l～0001—061前言在橋梁壽命周期內(nèi)，橋面板因時間和溫度效應而產(chǎn)生位移，為避免橋面板開裂破損，通常設置伸縮縫來吸收橋面板位移。一般以橋面板末端的位移“(見圖1)定義所需伸縮縫的類型和尺寸。它可以通(a)附加應變ei

3、及固定點與橋末端間的距離dr的定義過式(1)進行估算：“一￡pdfp一(￡△T+￡，4-e，h)dfp(1)日變化式中，e一￡T4-4-為附加應變；￡T—AT，為溫度應變；a為熱膨脹系數(shù)；AT—T?！?，為橋面板平均溫度的變化量；T。為橋梁竣工時的溫度；Tk為考慮了極端天氣和季節(jié)性溫度的影響后橋面板的特征溫度，一般可根據(jù)國家規(guī)范確定為混凝土的徐變應變，可以從國家規(guī)范中取用；et／年為混凝土的收縮應變，可以從國家規(guī)范中取用；d(b)橋梁末端附加應變s隨時間的變化規(guī)律為橋梁固定點(無溫度變形點)與橋梁末端之間的距離。圖1橋梁末端的位移H估算伸縮縫所需的尺寸時所考慮的溫度T。

4、是在徐變應變和收縮應變￡，位移“在結構完成在t。時刻伸縮縫安裝完畢時的混凝土橋面溫度，e后的第1年內(nèi)增加特別明顯。和分別為t。時刻和溫度時的t時刻之間的常規(guī)橋梁結構中，橋面板通過伸縮縫和支座與應變增量。橋梁固定點位置的確定通常較難。如果橋臺在順橋向是斷開的[見圖2(a)]。這避免了將橋梁在某個橋臺處不固定，那么固定點的位置必須橋面板位移和由橋面板位移“引起的任何作用力傳通過考慮包含中間支座的橋墩及其相應基礎的特性遞并施加到橋臺和路堤上。然而，有伸縮縫橋臺存來確定。在整體式橋臺橋梁中，還應考慮整體式橋在一些使用性和耐久性的問題，如組成伸縮縫和支臺(不設伸縮縫和支座)的特

5、性。圖l(b)顯示的是座的機械部件的性能隨著時間的推移逐漸退化。這典型混凝土橋面板末端位移U的變化規(guī)律。由于存些退化很顯著，特別是在像瑞士這種除冰鹽普遍使收稿日期：2011—09—13編譯者簡介：莊一舟(1964一)，男，教授，加拿大注冊工程師，1986年畢業(yè)于華東交通大學工業(yè)與民用建筑專業(yè)，獲學士學位，1989年畢業(yè)于太原工業(yè)大學結構工程專業(yè)，獲碩士學位，1996年畢業(yè)于大連理工大學結構工程專業(yè)，獲博士學位，1998年于浙江大學結構工程專業(yè)博士后出站，2007年畢業(yè)于美國韋恩州立大學(WayneStateUniversity)橋梁工程專業(yè)，獲博士學位(E—mail：

6、478372092@qq．corn)。2世界橋梁2012，40(1)的附加位移“i。導致橋臺墻體產(chǎn)生變形和內(nèi)力。此位移同時也導致了橋臺墻體后土壓力的分布和大小發(fā)生改變。在確定土壓力時需要考慮該復雜的土一結構相互作用。橋臺墻體的變形同時也導致了主動狀態(tài)變化機制的形成，并引起橋頭搭板下的地面沉降[見圖2(b)]。3臺背土壓力及沉降區(qū)長度計算在臺背和路堤之間存在復雜的土～結構相互作用。式(2)既可以用來估算設有伸縮縫的常規(guī)橋臺(a)設有伸縮縫的常規(guī)橋臺臺背的土壓力，也可以用來估算整體式橋臺臺背的土壓力。一(2)式中，忌為土壓力系數(shù)；為所考慮的豎向位置上方由回填料恒載所產(chǎn)生的

7、豎向應力。對常規(guī)橋臺，在極限狀態(tài)下可以假設土壓力系數(shù)忌為忌(主動土壓力系數(shù))。對整體式橋臺，由于橋臺墻體位移的歷程對土壓力系數(shù)是具有顯著的影響，故對其估算比較困難。Cosgrove和Lehane通過試驗驗證了橋臺墻體循環(huán)位移對系數(shù)啟的影響，并證明：即使橋臺墻體位移很小，但土壓力系數(shù)忌值可接近被動土壓力系數(shù)。。這一較大的是值形成的原因可以解釋為：橋臺墻體附近路堤土在長期的循環(huán)(b)整體式橋臺壓實作用下產(chǎn)生硬化。這種路堤剛度的增加現(xiàn)象在圖2橋面板縱向位移產(chǎn)生的現(xiàn)象實地測量中也已觀察到。只要確定了橋臺墻體土壓用的國家的橋梁以及長期暴露于海水環(huán)境的橋梁。力和