邢婷婷

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030032)

在裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋中，橫隔板在加強(qiáng)橋梁的橫向聯(lián)系、保證橋梁的整體性方面有重要的作用。適宜的橫隔板布置，不但可以提高橋梁結(jié)構(gòu)的橫向剛度，使橋梁結(jié)構(gòu)的荷載橫向分布趨于合理，還可有效地防止橋梁由于薄弱的橫向聯(lián)系而引起的一些病害。

橫隔板在裝配式T形梁橋中起著保證各根主梁相互連接成整體的作用，它的剛度愈大，橋梁的整體性愈好，在荷載作用下各主梁就能更好地共同工作。對(duì)于斜交T梁橋，端橫隔板一般平行于梁端布置，中橫隔板的布置方式一般有兩種：一種是橫隔板垂直于主梁方向布置(簡(jiǎn)稱正交布置)，一種是橫隔板平行于梁端布置(簡(jiǎn)稱斜交布置)。國(guó)內(nèi)外多位研究人員以30 m跨(三道跨中橫隔板)的簡(jiǎn)支T梁為例，對(duì)這兩種布置方式進(jìn)行了研究，探討了跨內(nèi)橫隔板合理布置形式及跨中橫隔板的影響，但對(duì)40 m跨(五道跨中橫隔板)的連續(xù)T梁研究較少，本文即針對(duì)此類T梁橋梁的橫隔板布置形式進(jìn)行研究，進(jìn)一步豐富橫隔板布置形式的相關(guān)理論研究，為橋梁設(shè)計(jì)與施工提供借鑒和參考。

1 工程背景

本文以某斜交連續(xù)T梁橋?yàn)檠芯繉?duì)象，橋梁上部結(jié)構(gòu)形式為3×40 m，右前角60°，橋?qū)?2 m，施工圖紙采用部頒通用圖，其中主梁采用五片T梁，每跨共布置七道橫隔板，其中五道中橫隔板，兩道端橫隔板。下部結(jié)構(gòu)橋墩采用柱式墩，基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)。主梁采用C50混凝土，主墩墩身采用C35混凝土，主墩樁基采用C30混凝土。

2 有限元模型

本文計(jì)算采用MIDAS/Civil 2019有限元軟件，分別建立跨中橫隔板正交和斜交的梁格有限元模型。主梁與墩柱的模擬均采用梁?jiǎn)卧?，橫隔板與主梁正交模型(以下簡(jiǎn)稱正交模型)節(jié)點(diǎn)共計(jì)1 178個(gè)，單元1 835個(gè)，計(jì)算模型如下圖1所示；橫隔板與主梁斜交模型(以下簡(jiǎn)稱斜交模型)節(jié)點(diǎn)共計(jì)1 355個(gè)，單元2 180個(gè)，計(jì)算模型如下圖2所示。

圖1 正交布置計(jì)算模型

圖2 斜交布置計(jì)算模型

計(jì)算模型計(jì)算參數(shù)取值如下：

(1)設(shè)計(jì)荷載：公路—Ⅰ級(jí)：車道荷載均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為10.5 KN/m，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為340 KN(以規(guī)范表4.3.1-2中取值，剪力效應(yīng)計(jì)算在此基礎(chǔ)上乘以系數(shù)1.2)；

(2)梯度溫度：按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60-2015)的規(guī)定取值，即從梁頂面取14°，距頂面10 cm取5.5°，距頂面40 cm取0°，負(fù)溫差按-0.5正溫差取值；

(3)體系溫度：整體升溫25°，整體降溫25°；

(4)不均勻沉降：支座沉降10 mm。

此外，為明確清晰的表述各個(gè)計(jì)算點(diǎn)位置，下圖作出了主梁(以第一跨為例，其余各跨編號(hào)規(guī)則相同)與橫隔板編號(hào)，橫隔板正交與斜交模型編號(hào)分別如圖3、圖4所示。

圖3 橫隔板正交布置主梁編號(hào)

圖4 橫隔板斜交布置主梁編號(hào)

3 計(jì)算結(jié)果與分析

針對(duì)上述正交模型與斜交模型，分別計(jì)算其在恒載和活載作用下，邊跨與中跨每片主梁的應(yīng)力值與位移值，計(jì)算結(jié)果如下。

3.1 應(yīng)力分析

本文研究對(duì)象為3×40 m的預(yù)應(yīng)力混凝土斜T梁橋，由5片梁組成，車道荷載取最不利的偏載來(lái)加載，建模計(jì)算得出是數(shù)值結(jié)果較多，根據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)稱性及相似性，本文分別選取對(duì)邊跨邊梁，邊跨中梁，中跨邊梁，中跨中梁來(lái)對(duì)主梁的應(yīng)力值進(jìn)行比較，邊梁選擇主梁1，中梁選擇主梁3。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1～表4所示。

由表看出，對(duì)橫隔板正交與橫隔板斜交布置，主梁跨中應(yīng)力的差異較大，對(duì)邊跨而言，橫隔板正交布置的主梁跨中最大應(yīng)力比橫隔板斜交布置時(shí)小11.82%，而對(duì)中跨，橫隔板正交布置的主梁跨中最大應(yīng)力比橫隔板斜交布置小14.60%。

表1 橫隔板正交布置時(shí)

表2 橫隔板斜交布置時(shí)

表3 邊跨各主梁跨中的最大應(yīng)力值(MPa)

表4 中跨各主梁跨中的最大應(yīng)力值(MPa)

取不同跨相同橫橋向位置的單片梁內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，見(jiàn)圖5?？梢钥闯?，橫隔板正交布置時(shí)全橋應(yīng)力均小于斜交布置時(shí)，全橋受力性能更優(yōu)。

圖5 三跨單片梁計(jì)算內(nèi)力對(duì)比圖(內(nèi)力單位： KN*m)

3.2 位移分析

對(duì)于斜交連續(xù)T梁橋來(lái)說(shuō)，跨中橫隔板正交布置與斜交布置對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響是不一樣的，主梁的位移計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5～表6。

表5 邊跨各主梁跨中的最大位移值

表6 中跨各主梁跨中的最大位移值

由圖表看出，對(duì)橫隔板正交與橫隔板斜交布置，主梁位移值的變化規(guī)律與內(nèi)力值相似，對(duì)邊跨而言，橫隔板正交布置的主梁跨中最大位移值比橫隔板斜交布置小5.38%，而對(duì)中跨，橫隔板正交布置的主梁跨中最大位移值比橫隔板斜交布置小5.56%。

取不同跨相同橫橋向位置的單片梁位移計(jì)算結(jié)果，見(jiàn)圖6?？梢钥闯觯瑱M隔板正交布置時(shí)全橋位移均小于斜交布置時(shí)，全橋性能更優(yōu)。

4 結(jié) 論

本文通過(guò)某斜交連續(xù)T梁橋?yàn)檠芯繉?duì)象，對(duì)橫隔板正交布置與斜交布置進(jìn)行受力分析。計(jì)算結(jié)果表明，在恒載和汽車荷載作用下，跨中橫隔板正交布置較斜交剛度大，主梁受力性能更好。本文計(jì)算結(jié)果和文獻(xiàn)1～2計(jì)算結(jié)果略有不同，因此確定橫隔板的布置形式時(shí)，應(yīng)綜合考慮T梁跨徑、橫隔板個(gè)數(shù)、間距和連續(xù)梁與簡(jiǎn)支梁等因素，下階段可開(kāi)展大量模型縮尺實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證有限元計(jì)算的正確性，進(jìn)一步完善相關(guān)理論，方便設(shè)計(jì)人員使用。

圖6 三跨單片梁計(jì)算位移對(duì)比圖(位移單位：mm)