趙文婷

鋼筋混凝土斜交框構(gòu)橋以其既經(jīng)濟又美觀的特點,越來越多地得到了應(yīng)用。但因設(shè)計和施工等方面的原因,一些斜交框構(gòu)橋出現(xiàn)了板體開裂現(xiàn)象,這使得鋼筋混凝土框構(gòu)橋的耐久性出現(xiàn)了很大差異,即使不是由于裂縫本身的原因,在框構(gòu)頂板耐壓性減少的情況下,也會由于裂縫使鋼筋外露而易銹蝕,或由于雨水或融凍使混凝土受侵蝕,從而使鋼筋混凝土斜框構(gòu)橋受到損害。因此,在設(shè)計中,如何使得混凝土不產(chǎn)生有害的裂縫是個重要的問題。

目前相關(guān)文獻(xiàn)及論文中對于裂縫產(chǎn)生的原因有多種說法。一般來說,結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因主要是結(jié)構(gòu)配筋不足、彎曲應(yīng)力過大、混凝土收縮、溫度影響和施工等因素綜合形成的。其中,更主要的原因是斜交框構(gòu)橋各板塊不同部位受力不均引起的,所以,應(yīng)分析框構(gòu)橋各板塊受力特點,根據(jù)其受力大小進行結(jié)構(gòu)配筋是減少有害裂縫產(chǎn)生的重要措施之一。本文結(jié)合盤營客專公鐵立交項目中某個工點框構(gòu)橋,采用有限元分析軟件SAP對框構(gòu)橋進行三維整體建模分析,得到了框構(gòu)橋不同部位的受力特點,并提出了對應(yīng)于受力特點的配筋建議。

1 有限元建模

本框構(gòu)橋位于京九線上,框構(gòu)橋結(jié)構(gòu)形式為:1-19 m斜交10°,框構(gòu)橋的幾何參數(shù)如表1所示。

表1 框構(gòu)幾何參數(shù) m

根據(jù)框構(gòu)橋的構(gòu)件長寬比知,該類橋?qū)儆诎鍤ゎ惤Y(jié)構(gòu),故在SAP建模時,選用板殼單元來模擬?？驑?gòu)橋位于鐵路路基中,底板以下為彈性地基,考慮到需保證鐵路正常運行,只允許框構(gòu)在豎向產(chǎn)生微小位移,有限元建模時對框構(gòu)約束豎向位移,兩側(cè)墻外為路基,考慮到路基無限長,有限元建模時對框構(gòu)約束鐵路路線方向位移及繞重力方向的轉(zhuǎn)動,約束施加在底板與兩側(cè)墻相交的節(jié)點上,底板其他節(jié)點施加剛度較大的地基彈簧。材料的彈性模量、泊松比的取值如表2所示,有限元建模時參數(shù)選取見表2。

表2 框構(gòu)主要計算參數(shù)

框構(gòu)兩側(cè)墻承受對稱的土壓力,土壓力從頂板到底板遞加,頂板承受路基填土、道砟、鐵軌、枕木等恒載,以及鐵路中活載作用。劃分網(wǎng)格后的有限元模型如圖1所示。

2 框構(gòu)受力特點分析

對建好的模型進行有限元分析計算,得到計算結(jié)果的剪力圖及彎矩圖,如圖2,圖 3所示。

由圖2可以看出,框構(gòu)頂板的剪力分布特點為:最大剪力分布在頂板兩鈍角角隅處,最小剪力分布在頂板中心處,從中心線往頂板兩側(cè),剪力越來越大。

由圖3可以看出,框構(gòu)頂板彎矩分布特點為:

最大彎矩發(fā)生在頂板中心線處,且框構(gòu)內(nèi)側(cè)受彎,從中心線往兩側(cè),彎矩越來越小;側(cè)墻彎矩分布特點為:側(cè)墻頂與側(cè)墻底外側(cè)受彎,側(cè)墻中心線內(nèi)側(cè)受彎。

3 結(jié)語

通過大量文獻(xiàn)的參考,以及本文對斜交框構(gòu)的有限元分析計算,得出了斜交框構(gòu)的受力特點。根據(jù)框構(gòu)橋受力特點對其進行局部配筋加強,可以防止結(jié)構(gòu)由于局部過早產(chǎn)生裂縫,影響結(jié)構(gòu)整體的受力,從而延長框構(gòu)橋的耐久性。通過本文的分析計算,提出如下建議:1)根據(jù)頂板剪力分布特點,頂板兩鈍角角隅處應(yīng)進行局部配筋加強;且頂板兩側(cè)也應(yīng)進行局部抗剪配筋加強;2)根據(jù)彎矩受力特點,頂板應(yīng)在中心線處且頂板底進行受彎主筋加強;3)根據(jù)彎矩受力特點,側(cè)墻頂與側(cè)墻底外側(cè)進行抗彎主筋加強;而側(cè)墻中部應(yīng)對內(nèi)側(cè)進行抗彎主筋加強。

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