一种新型PBL桥面连续构造的设计.pdf

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1、第6期（总第176期）No.6(SerialNo.176)2014年12月CHINAMUNICIPALENGINEERINGDec.2014DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2014.06.009一种新型PBL桥面连续构造的设计赵成栋（上海市城市建设设计研究总院，上海　200125）摘要：针对传统桥面连续构造寿命短、耐久性较差的缺点，结合上海嘉闵高架路（北翟路—G2）及地面道路新建工程实例，设计一种新型的PBL桥面连续构造，并首次大规模应用在工程中。对其采用的关键构件——PBL剪力键的作用机制作分析，利用MI

2、DAS有限元分析软件对其进行合理简化分析和配筋验算，并结合计算结果和施工在构造设计上进行优化。PBL桥面连续构造很好地解决传统桥面连续构造过早损坏的问题，应用前景非常可观，具有非常重要的经济效益和社会效益。关键词：PBL；桥面连续构造；倒T盖梁；预制小箱梁；MIDAS中图分类号：U443.31文献标志码：A文章编号：1004-4655(2014)06-0027-031PBL桥面连续构造简述上海嘉闵高架工程（北翟路—G2）段标准梁采用预制小箱梁结构，结构体系采用结构简支桥面连续结构体系。传统桥面连续构造一般采用氯丁橡胶板作为隔离部件，

3、存在着寿命短、耐久性较差的缺点，集中表现在易损坏、易漏水、养护工作量较大。为解决这个问题，对传统桥面连续构造进行改进，采用两端锚固在主梁梁端的钢-混凝土组合板形式的连续缝，钢-混凝土组合板跨过倒T盖梁顶。其中，图2PBL桥面连续构造效果图组合板采用钢板与混凝土叠合的形式，叠合的方式2PBL剪力连接件作用机制采用PBL剪力键（穿筋开孔板），主梁中预埋钢板20世纪80年代，德国斯图加特大学Otto-Graf与连续构造的钢板焊接连接（见图1和图2）。学院对一片试验连续结合梁进行试验，在钢梁上翼沥青混合料铺装缘叠焊钢板，钢板上开孔，这样在浇

4、注混凝土板防水层桥梁分孔线钢筋混凝土铺装12抗剪器开φ20@100加强钢筋时，钢板孔洞中会产生混凝土榫来抵抗剪力流，这主梁孔板@400[1]是PBL剪力连接件的雏形。PBL剪力连接件最梁内主筋φ16@400钢筋L125×80×12角钢初应用在组合梁中，近几年开始越来越广泛地应用12开孔钢板在钢-混凝土结合部中，尤其在桥梁工程中逐渐得@400与角钢焊接小箱梁小箱梁到更多的重视。孔内混凝土与外包混凝土连接处是PBL剪力支座中心线支座中心线倒T盖梁连接件最先破坏的位置，如图3中ANSYS模型计算结果。图1PBL桥面连续构造立面图随后钢板孔

5、洞中的混凝土被压碎，试件中的穿孔钢筋开始出现明显的变形，当变形达到一定程收稿日期：2014-05-19作者简介：赵成栋（1984—），男，工程师，硕士研究生，度，钢筋出现屈服现象时，即可认为PBL剪力键主要从事桥梁工程设计研究工作。达到极限承载力状态。27赵成栋：一种新型PBL桥面连续构造的设计2014年第6期转角、车轮竖向荷载和温度水平力等。以35m跨径预制小箱梁为例，列出小箱梁的转角荷载（见表1）。表1小箱梁在各工况下的转角荷载(°)工况转角值-3小箱梁二期荷载-1.32×10-3车道荷载-1.65×10-4收缩-1.04×10

6、-5徐变8.64×10图3孔内混凝土与外包混凝土连接处最先破坏-4预应力损失-2.74×10-4PBL剪力连接件破坏模式见图4。当设置穿孔桥面板温差-3.74×10钢筋时，最终是混凝土压坏，钢筋屈服。注：负号代表小箱梁下挠，正号代表小箱梁上挠。从表1中可以看到，小箱梁在最不利工况作用下为下挠，PBL桥面连续构造上部受拉，下部受压，需在上部设置受拉加强钢筋。3.2计算过程建立的杆系模型见图6。图6有限元杆系模型图4PBL穿孔剪力连接件破坏模式计算得PBL桥面连续构造在最不利荷载组合下的弯矩值（见图7）。PBL剪力键的受力性能主要取决于

7、混凝土和穿孔钢筋。钢板开孔中的混凝土榫起着重要的作用，-47.9-40.2-36.5-40.2-47.9-59.7-47.9-40.2-40.2-47.9-59.7它能抵抗钢板与外包混凝土间的作用力，加强钢板与混凝土间的接合，而PBL剪力键贯通钢筋的存在，图7最不利组合下弯矩值（kN·m）[2]使得混凝土处于三向受压状态，混凝土强度得到按降温时的拉弯构件控制，进行配筋验算，结提高，提高了试件的抗剪性能。同时，将钢截面上果见表2。的巨大荷载传递到混凝土中，很好地分散钢结构的表2配筋、裂缝及应力验算结果表应力，因而又具有良好的抗疲劳能力

8、。最不利荷载组合上部加强筋3PBL桥面连续构造的简化计算分析配筋形式最大负弯矩/上缘混凝土裂缝下缘钢板最大应力kN·m/mm/MPa利用MIDAS软件建立PBL桥面连续构造的平φ20@100mm-600.20163.9面杆系模型，进行