整體式橋臺(tái)橋梁的橋頭搭板設(shè)計(jì)

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1、整體式橋臺(tái)橋梁的橋頭搭板設(shè)計(jì)莊一舟，樊爭輝，陳寶春整體式橋臺(tái)橋梁的橋頭搭板設(shè)計(jì)編譯莊一舟，樊爭輝，陳寶春(福州大學(xué)土木工程學(xué)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(tái)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(diǎn)，但其存在明顯的土一結(jié)構(gòu)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(tái)橋梁的端部，從而也經(jīng)受由于溫度效應(yīng)和混凝土收縮徐變引起的橋面板位移。為保證橋頭搭板設(shè)計(jì)合理，建立橋頭搭板修正幾何模型，研究橋頭搭板的力學(xué)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(chǔ)上，提出一個(gè)連接橋面板與橋頭搭板的細(xì)部構(gòu)造，以避免在此處路面產(chǎn)生裂縫。建議在初步設(shè)計(jì)階段對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)考慮，以使整體式橋臺(tái)橋梁在不增加施工成本的前提下改善其長期性能。關(guān)鍵詞：整體式橋臺(tái)；半整體式橋臺(tái)；橋頭搭板；土一結(jié)構(gòu)相互作用；沉降；橋梁設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：U442．5文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1671—7767(2012)0l～0001—061前言在橋梁壽命周期內(nèi)，橋面板因時(shí)間和溫度效應(yīng)而產(chǎn)生位移，為避免橋面板開裂破損，通常設(shè)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(yīng)變ei

3、及固定點(diǎn)與橋末端間的距離dr的定義過式(1)進(jìn)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(yīng)變；￡T—AT，為溫度應(yīng)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(shí)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(yīng)變，可以從國家規(guī)范中取用；et／年為混凝土的收縮應(yīng)變，可以從國家規(guī)范中取用；d(b)橋梁末端附加應(yīng)變s隨時(shí)間的變化規(guī)律為橋梁固定點(diǎn)(無溫度變形點(diǎn))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(shí)所考慮的溫度T。

4、是在徐變應(yīng)變和收縮應(yīng)變￡，位移“在結(jié)構(gòu)完成在t。時(shí)刻伸縮縫安裝完畢時(shí)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(shí)刻和溫度時(shí)的t時(shí)刻之間的常規(guī)橋梁結(jié)構(gòu)中，橋面板通過伸縮縫和支座與應(yīng)變增量。橋梁固定點(diǎn)位置的確定通常較難。如果橋臺(tái)在順橋向是斷開的[見圖2(a)]。這避免了將橋梁在某個(gè)橋臺(tái)處不固定，那么固定點(diǎn)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(yīng)基礎(chǔ)的特性遞并施加到橋臺(tái)和路堤上。然而，有伸縮縫橋臺(tái)存來確定。在整體式橋臺(tái)橋梁中，還應(yīng)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(tái)(不設(shè)伸縮縫和支座)的特

5、性。圖l(b)顯示的是座的機(jī)械部件的性能隨著時(shí)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(xué)工業(yè)與民用建筑專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位，1989年畢業(yè)于太原工業(yè)大學(xué)結(jié)構(gòu)工程專業(yè)，獲碩士學(xué)位，1996年畢業(yè)于大連理工大學(xué)結(jié)構(gòu)工程專業(yè)，獲博士學(xué)位，1998年于浙江大學(xué)結(jié)構(gòu)工程專業(yè)博士后出站，2007年畢業(yè)于美國韋恩州立大學(xué)(WayneStateUniversity)橋梁工程專業(yè)，獲博士學(xué)位(E—mail：

6、478372092@qq．corn)。2世界橋梁2012，40(1)的附加位移“i。導(dǎo)致橋臺(tái)墻體產(chǎn)生變形和內(nèi)力。此位移同時(shí)也導(dǎo)致了橋臺(tái)墻體后土壓力的分布和大小發(fā)生改變。在確定土壓力時(shí)需要考慮該復(fù)雜的土一結(jié)構(gòu)相互作用。橋臺(tái)墻體的變形同時(shí)也導(dǎo)致了主動(dòng)狀態(tài)變化機(jī)制的形成，并引起橋頭搭板下的地面沉降[見圖2(b)]。3臺(tái)背土壓力及沉降區(qū)長度計(jì)算在臺(tái)背和路堤之間存在復(fù)雜的土～結(jié)構(gòu)相互作用。式(2)既可以用來估算設(shè)有伸縮縫的常規(guī)橋臺(tái)(a)設(shè)有伸縮縫的常規(guī)橋臺(tái)臺(tái)背的土壓力，也可以用來估算整體式橋臺(tái)臺(tái)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(yīng)力。對(duì)常規(guī)橋臺(tái)，在極限狀態(tài)下可以假設(shè)土壓力系數(shù)忌為忌(主動(dòng)土壓力系數(shù))。對(duì)整體式橋臺(tái)，由于橋臺(tái)墻體位移的歷程對(duì)土壓力系數(shù)是具有顯著的影響，故對(duì)其估算比較困難。Cosgrove和Lehane通過試驗(yàn)驗(yàn)證了橋臺(tái)墻體循環(huán)位移對(duì)系數(shù)啟的影響，并證明：即使橋臺(tái)墻體位移很小，但土壓力系數(shù)忌值可接近被動(dòng)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(tái)墻體附近路堤土在長期的循環(huán)(b)整體式橋臺(tái)壓實(shí)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(shí)地測量中也已觀察到。只要確定了橋臺(tái)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