橋面板的案例
大跨度橋梁設(shè)計(jì)中對(duì)開(kāi)口肋正交異性鋼橋面板的認(rèn)識(shí)誤區(qū)
圖5 部分熔透的縱肋-橋面板焊縫
圖6 ORD中的縱肋-橋面板角焊縫
在制造或使用過(guò)程中，CRD的縱肋-橋面板焊縫中存在許多缺陷，最常見(jiàn)的缺陷是未焊透，當(dāng)焊透深度小于最小閾值時(shí)則會(huì)出現(xiàn)此類缺陷，根據(jù)最新的AASHTO規(guī)范，上述最小閾值為60%。目前，用于驗(yàn)證焊透量的最佳無(wú)損檢測(cè)（NDT）方法是相控陣超聲檢測(cè)（PAUT）。但是，使用PAUT會(huì)增加制造成本，在美國(guó)其通常占總制造成本的10%-15%。
圖7 CRD中部分熔透的縱肋-橋面板焊縫可能出現(xiàn)的疲勞裂紋
在CRD的縱肋—橋面板焊縫中觀察到三種類型的疲勞裂紋，如圖7所示。第一種起始于焊趾并垂直穿過(guò)橋面板擴(kuò)展，這種裂紋在薄型橋面板中較為普遍。另外兩種裂紋類型均起始于焊縫根部并垂直穿過(guò)薄型橋面板或焊件擴(kuò)展，是正交異性橋面板上觀察到的全球最常見(jiàn)的疲勞損傷。由于這些疲勞裂紋起于閉口肋內(nèi)部，并且隱藏于檢查視野之外，因此很難被檢測(cè)到。即使它們擴(kuò)展到橋面板頂部，也經(jīng)常被隱藏在鋪裝層之下。因?yàn)?em>橋面板可能在重型車輛的重壓下發(fā)生塌陷，穿過(guò)橋面板擴(kuò)展的裂紋是正交異性橋面板中最嚴(yán)重的疲勞損傷類型。薄型橋面板中ORD也可能出現(xiàn)焊趾裂紋，如圖8所示。與CRD中的焊趾裂紋一樣，這種類型的裂紋很容易被檢出和修復(fù)。
展開(kāi) 【iSolver案例分享72】正交異性鋼橋面板在車輛載荷下承載性能分析
【iSolver案例分享72】正交異性鋼橋面板在車輛載荷下承載性能分析
1.引言：
iSolver為一個(gè)完全自主的面向工程應(yīng)用的通用結(jié)構(gòu)有限元軟件，對(duì)標(biāo)Nastran、Ansys、Abaqus設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，具備結(jié)構(gòu)有限元常用分析類型和單元、材料、載荷等基礎(chǔ)算法組件，精度和Abaqus一致。本文以正交異性板承載分析為例，演示iSolver的分析流程，并將iSolver和Abaqus計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
2.模型背景：
正交異性板即正交異性鋼橋面板，是用縱橫向互相垂直的加勁肋（縱肋和橫肋）連同橋面蓋板所組成的共同承受車輪荷載的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)由于其剛度在互相垂直的二個(gè)方向上有所不同，造成構(gòu)造上的各向異性。制造時(shí)，全橋分成若干節(jié)段在工廠組拼，吊裝后在橋上進(jìn)行節(jié)段間的工地連接。通常所有縱向角焊縫(縱向肋和縱隔板等)貫通，橫隔板與縱向焊縫、縱肋下翼緣相交處切割成弧形缺口與其避開(kāi)。鋼橋面板作為主梁的上翼緣，同時(shí)又直接承受車輛的輪載作用，在焊縫交叉處設(shè)弧形缺口，其構(gòu)造細(xì)節(jié)很復(fù)雜。當(dāng)車輛通過(guò)時(shí)，輪載在各部件上產(chǎn)生的應(yīng)力，以及在各部件交叉處產(chǎn)生的局部應(yīng)力和變形也非常復(fù)雜，所以鋼橋面板的靜載以及疲勞問(wèn)題是設(shè)計(jì)考慮的重點(diǎn)之一。
本例子選取了正交異性鋼橋面板的一個(gè)節(jié)段，建立了其有限元模型。并且根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》設(shè)置了輪胎加載面積取為實(shí)際輪胎接地面積200×600mm，車輛軸重選取為30t并且分布在四個(gè)輪胎上，每個(gè)輪胎承載約75000N。
3.建模：
進(jìn)入isolver軟件前處理界面，首先創(chuàng)建part，點(diǎn)擊part，之后點(diǎn)擊create，建立一個(gè)名字為bridge的part：
再來(lái)建立點(diǎn)，點(diǎn)擊node，之后點(diǎn)擊create，出現(xiàn)如下所示頁(yè)面。
展開(kāi) 正交異性鋼橋面板抗疲勞之策
點(diǎn)擊上方藍(lán)字
“橋梁雜志”關(guān)注我們
鋼正交異性板是由面板、縱肋和橫肋組成，三者互為垂直，焊接成一體而共同工作。由于鋼正交異性板在相互垂直方向的剛度不同，造成受力行為上的差異，故稱為正交異性板。
正交異性板雖然具有重量輕（板薄、用鋼量少）、承載能力大的優(yōu)點(diǎn)，但在垂直的集中荷載作用下，會(huì)產(chǎn)生較大的局部鼓曲狀變形，而且任一部件的豎向撓曲變形都將引起與之相鄰部件的面外撓曲變形，在焊縫約束處產(chǎn)生彎曲次應(yīng)力。而且，汽車輪載在橋梁使用壽命（≥100年）內(nèi)的作用次數(shù)很多，一旦產(chǎn)生裂紋，又直接導(dǎo)致橋面鋪裝層的損傷，故而，正交異性鋼橋面板的疲勞問(wèn)題備受關(guān)注。
正交異性鋼橋面板裂紋種類
我國(guó)正交異性鋼橋面板的應(yīng)用起步較晚但發(fā)展勢(shì)頭迅猛。已采用正交異性鋼橋面板的大跨度鋼橋有南京二橋、虎門大橋、軍山大橋等。目前，正交異性鋼橋面板的鋼橋梁中已觀察到不同程度的病害。根據(jù)近五年鋼橋梁病害維修加固項(xiàng)目不完全統(tǒng)計(jì)，正交異性板焊縫裂紋占鋼箱梁總病害比例36%，正交異性板母材裂紋占鋼箱梁總病害40%，其他病害占鋼箱梁總病害18%。正交異性板疲勞裂紋占鋼箱梁病害之高，對(duì)其維修加固方法及措施引起廣泛的關(guān)注。
展開(kāi) 組合鋼板梁橋設(shè)計(jì)及計(jì)算大盤點(diǎn)，怎么精細(xì)怎么來(lái)！
預(yù)制橋面板的技術(shù)特點(diǎn)
從現(xiàn)澆混凝土橋面板的損壞過(guò)程可以認(rèn)識(shí)到，損壞一般起因于非荷載作用所引起的裂縫，要確保其耐久性就必須對(duì)早期裂縫的發(fā)生加以防止。
預(yù)制橋面板在澆灌后到鋪設(shè)，都放置一定的期間加以養(yǎng)護(hù)，其水合熱引起的溫度應(yīng)變及其干燥收縮變形都未受到外界的約束，產(chǎn)生的應(yīng)力極小，預(yù)制橋面板的推廣使用很有必要。
當(dāng)預(yù)制橋面板單向配筋、既僅在橋梁橫向配置預(yù)應(yīng)力鋼筋的情況下，即使已出現(xiàn)裂縫其裂縫面間的磨損速度也大幅下降。
僅在橋梁橫向配置預(yù)應(yīng)力鋼筋，預(yù)制橋面板不僅可以防止早期裂縫的發(fā)生，而且其抗疲勞強(qiáng)度也大幅度提高，當(dāng)然采用雙向配置預(yù)應(yīng)力鋼筋的話其性能將更加被改善。
預(yù)制橋面板的接縫形式
摩擦型
一般在橋梁縱向施加預(yù)應(yīng)力時(shí)使用的形式之一，彎矩由預(yù)應(yīng)力鋼筋負(fù)擔(dān)，而剪力假設(shè)由兩者間的摩擦負(fù)擔(dān)。接縫間涂上膠結(jié)劑，達(dá)到防水的目的。
剪力鍵型
在兩塊板的接合面上做成槽形，并填充砂漿，使其發(fā)揮剪力鍵的功能。填充的砂漿要確保不會(huì)收縮，有時(shí)使用無(wú)收縮砂漿或加入若干膨脹劑。與摩擦型類似，無(wú)需繁雜的施工工序，一般在橋梁縱向施加預(yù)應(yīng)力。
預(yù)制橋面板的接縫形式
環(huán)形鋼筋型
在間距很大的接縫中，把兩塊板的鋼筋各自做成環(huán)形并相互交錯(cuò)，然后填充混凝土。橋梁縱向無(wú)需施加預(yù)應(yīng)力，基本上具有與橋面板同等的強(qiáng)度性能。
鋼管鍵型
把填充砂漿了的方鋼管作為剪力鍵，并在接縫之間灌注能夠防水的樹脂。用到橋梁縱向未施加預(yù)應(yīng)力的人行天橋橋面板上后，未發(fā)現(xiàn)漏水等事故，非常完好。
十二、組合結(jié)構(gòu)橋面板
組合結(jié)構(gòu)橋面板
用焊釘、彎折鋼板、鋼管等等都可以作為連接件的連接件型組合。
展開(kāi) 
鋼板梁橋面板現(xiàn)澆施工移動(dòng)托架設(shè)計(jì)與分析
但目前對(duì)于移動(dòng)模架的設(shè)計(jì)與工藝研發(fā)多是針對(duì)混凝土箱梁而言，由于鋼板組合梁大規(guī)模建設(shè)時(shí)間較短，預(yù)制施工工藝較為成熟，因此對(duì)于鋼板組合梁橋的橋面板移動(dòng)模架涉及較少。該文探索設(shè)計(jì)一種適合于鋼板組合梁橋橋面板現(xiàn)澆施工的移動(dòng)模架，并進(jìn)行了施工工藝和可行性的驗(yàn)證。
1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝
1.1 工程背景
以安徽省高速公路建設(shè)采用的鋼板組合梁橋結(jié)構(gòu)為依托，工程中鋼板組合梁跨徑為40 m+(1～4）×40 m，橋面板寬12.5 m，承托處板厚0.4 m，懸臂處及跨中橋面板厚0.25 m。現(xiàn)澆橋面板采用C55混凝土。鋼主梁采用直腹式雙工字鋼鋼板組合梁。鋼主梁標(biāo)準(zhǔn)間距6.7 m、梁高2.1 m，由上翼緣、下翼緣及腹板焊接組成。上翼緣寬0.8 m、下翼緣寬0.95 m。主梁跨中每8 m設(shè)置一道小橫梁，支點(diǎn)位置4.0 m設(shè)置一道小橫梁，小橫梁高0.5 m。中支點(diǎn)和邊支點(diǎn)分別設(shè)置中橫梁與端橫梁，梁高1.1 m。
其中LJ01標(biāo)～LJ03標(biāo)范圍內(nèi)的鋼板組合梁橋的數(shù)量較少，分布較為分散，最有代表性的橋梁跨徑為4×40 m連續(xù)鋼板組合梁，橋面板運(yùn)輸難度相對(duì)較大，為了提高施工效率，降低施工周期，考慮對(duì)橋面板采用托架進(jìn)行澆筑。
1.2 托架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
翼緣板三腳架橫桿、斜桿均采用I16號(hào)工字鋼焊接而成。三腳架采用螺栓與鋼梁腹板上焊接的鋼板連接，螺栓采用M24螺栓。三腳架沿順橋向每2 m布置一道（加勁對(duì)應(yīng)位置），橫桿上焊接Φ48鋼管（或者帶內(nèi)螺紋鋼管），采用頂托支撐縱向分配梁，縱向分配梁采用I10號(hào)工字鋼，橫向分配梁采用100 mm×50 mm方木，間距按30 cm布置，模板采用大塊竹膠板。翼緣板端部設(shè)置寬度50 cm工作平臺(tái)，防護(hù)欄桿高度要高出頂板不小于1.2 m，每0.6 m高設(shè)置一道橫桿并掛密目網(wǎng)。
展開(kāi) 棧橋計(jì)算書（工字鋼主梁） ￥2
4.2、恒載計(jì)算
本棧橋恒載主要為型鋼橋面系、貝雷梁及墩頂分配梁等結(jié)構(gòu)自重，見(jiàn)表-2：
表-2
序號(hào)
結(jié)構(gòu)名稱
荷載集度
(kN/m)
備注
1
橋面板
4.71
順橋向
2
I14縱梁
2.4
順橋向
3
I20a橫梁
1.0
順橋向
橋面系合計(jì)
8.11
順橋向
4
I56a主梁
6.4
順橋向
4.3、荷載組合
另考慮冰雪等偶然荷載作用，故按以下安全系數(shù)進(jìn)行荷載組合：恒載1.2，活載1.3。根據(jù)《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：臨時(shí)結(jié)構(gòu)容許應(yīng)力可提高1.3（組合Ⅰ）、1.4（組合Ⅱ～Ⅴ）。本棧橋彎曲容許應(yīng)力取203MPa，容許剪應(yīng)力取119MPa。
5、結(jié)構(gòu)計(jì)算
棧橋結(jié)構(gòu)如下圖所示，根據(jù)從上到下的原則依次計(jì)算如下：
5.1、橋面板計(jì)算
橋面板采用δ＝12mm鋼板，鋼板下設(shè)中心間距400mm的I14工字鋼縱梁，橋面板凈跨徑為32cm（I14工字鋼翼板寬度為8cm），橋面板與工字鋼縱梁間斷焊接，橋面板計(jì)算跨徑按32cm計(jì)。
5.1.1、荷載計(jì)算
履帶吊機(jī)履帶寬度（760mm）及公路—Ⅰ級(jí)汽車中、后輪寬度（600mm）均大于工字鋼縱梁間距，故履帶吊車及公路—Ⅰ級(jí)汽車荷載后輪荷載直接作用在工字鋼縱梁上，橋面板不作該種檢算，僅對(duì)公路—Ⅰ級(jí)汽車荷載前輪作用于橋面板跨中進(jìn)行檢算。根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004)車輛荷載前軸軸重取30kN，前輪著地寬度及長(zhǎng)度為0.3m×0.2m，故按前軸單胎重作為均布荷載計(jì)算。
展開(kāi) 橋梁科普｜裝配式橋梁的應(yīng)用前景，你知多少？
如南京繞城高速江山車行天橋（見(jiàn)圖 4）和深圳大學(xué)1號(hào)橋（見(jiàn)圖 5）。
圖 4 南京繞城高速--江山車行天橋
圖 5 深圳大學(xué)1號(hào)橋
（2）裝配式組合鋼箱梁
裝配式組合鋼箱梁采用耐候鋼、波形鋼腹板等新材料，結(jié)合雙鋼箱閉合截面新工藝，提高了承載能力，使得橋梁結(jié)構(gòu)更輕盈，如京港澳高速保定互通小半徑曲線橋，其橋墩、蓋梁、主梁均實(shí)現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)和裝配化施工，見(jiàn)圖 6所示。
圖 6 裝配式組合鋼箱梁在曲線橋中的應(yīng)用
（3）波形鋼腹板組合梁
波形鋼腹板組合梁，把預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁中的混凝土腹板采用波形鋼板替代。工廠預(yù)制波形鋼腹板工字組合梁如圖7所示。
圖 7 波形鋼腹板工字組合梁
常莊水庫(kù)橋也采用波形鋼腹板PC組合箱梁，如圖8所示。
圖 8 常莊水庫(kù)大橋
（4）波形鋼腹板-鋼管混凝土組合梁
波形鋼腹板-鋼管混凝土組合梁橋，該橋型結(jié)構(gòu)新穎，由混凝土頂板、鋼管混凝土下弦桿、波形鋼腹板組合而成，其中波形鋼腹板-鋼管混凝土制造中的空間曲面焊接問(wèn)題是結(jié)構(gòu)難點(diǎn)（見(jiàn)圖9）。
圖 9 組合梁制造
（5）H型波形鋼梁-GFRP橋面板組合梁
H型波形鋼梁-GFRP組合橋面板組合梁，主梁采用H型波形鋼梁，橋面板采用GFRP橋面板。工程實(shí)例：京港澳高速柏鄉(xiāng)服務(wù)區(qū)人行橋（如圖10所示）。
圖 10 京港澳高速柏鄉(xiāng)服務(wù)區(qū)人行橋
（6）鋼箱組合梁
將混凝土橋面板與半閉合鋼板箱梁連接成整體，形成鋼箱組合梁。
展開(kāi) 南京長(zhǎng)江五橋 75%工廠化預(yù)制安裝方案的總體設(shè)計(jì)
主梁設(shè)計(jì)
1.主梁結(jié)構(gòu)形式
對(duì)應(yīng)于本橋主跨600m的三塔斜拉橋而言，主梁結(jié)構(gòu)選擇鋼箱梁或組合梁均是可行的。組合梁由于橋面板采用了混凝土結(jié)構(gòu)，可以有效規(guī)避正交異性鋼橋面板的疲勞病害和鋼橋面鋪裝易損問(wèn)題，并且經(jīng)濟(jì)性相對(duì)更優(yōu)，故南京五橋主梁選擇了鋼混組合梁方案。
傳統(tǒng)鋼混組合梁的橋面板混凝土通常采用C55～C60混凝土，板厚一般不低于27cm，主要由車輪局部荷載作用下引起的局部彎矩和結(jié)構(gòu)總體受力共同控制。較大的橋面板厚度使得鋼混組合梁結(jié)構(gòu)自重較鋼箱梁大，自重引起的斜拉索索力、塔柱軸力比重加大。為克服自重，必須加大索塔尺寸和斜拉索規(guī)格，從而影響了其經(jīng)濟(jì)性以及朝更大跨度斜拉橋應(yīng)用的可能性。
選用高性能的粗骨料活性粉末混凝土作為橋面板材料，不僅可有效提高混凝土橋面板的受力性能，而且可優(yōu)化橋面板的厚度，使鋼混組合梁自重明顯降低，進(jìn)而降低索塔尺寸、斜拉索規(guī)格，改善整體結(jié)構(gòu)性能，使鋼混組合梁能夠適應(yīng)更大跨徑斜拉橋的需求。
粗骨料活性粉末混凝土是由粒徑不大于10mm的粗骨料、細(xì)度模數(shù)為2.6－2.8的細(xì)骨料和活性粉末混凝土組份（其中不應(yīng)摻加任何起膨脹作用的添加劑）組合而成，基于最緊密堆積原理優(yōu)化顆粒級(jí)配，以超微細(xì)顆粒、細(xì)顆粒和粗顆粒間的逐級(jí)均質(zhì)充分填充，提高混合材料內(nèi)部的致密性，有效減小其內(nèi)部孔隙，大幅提高混合材料的抗壓強(qiáng)度和彈性模量。
采用粗骨料活性粉末混凝土作為橋面板材料，橋面板厚度由傳統(tǒng)的27cm降低至17cm，單位重量由37.3t/m降低至27.7t/m。將顯著改善結(jié)構(gòu)整體受力性能，并降低主梁架設(shè)難度和工程造價(jià)，極大地拓寬組合梁斜拉橋的適用領(lǐng)域。
展開(kāi) 昆斯費(fèi)里大橋（福斯三橋）世界最大跨度三塔斜拉橋
橋面板通過(guò)運(yùn)輸進(jìn)入河口并定位在將要加入的道路旁邊。
橋上的一臺(tái)移動(dòng)式起重機(jī)隨后進(jìn)行安裝，在容易受到大風(fēng)和潮汐條件的影響環(huán)境中歷時(shí)3小時(shí)向空中提升55米。
橋面板通過(guò)焊接鋼板連接到橋梁結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)從主塔垂下的拉索固定到位。
新橋：大橋?qū)⒊蔀榭缭礁Ｋ沟闹饕缆窐蛄海〈尘爸锌吹降?0世紀(jì)60年代的橋梁
規(guī)模：這個(gè)14億英鎊的項(xiàng)目計(jì)劃在今年年底完成，2011年開(kāi)工建設(shè)
建設(shè)中：在這幅圖像中看到的藍(lán)色移動(dòng)式起重機(jī)用于吊裝連接橋面板
由于其施工規(guī)模和風(fēng)險(xiǎn)，項(xiàng)目經(jīng)理之一將其描述為“最具有生機(jī)和最令人興奮的土木工程”。
該橋將總共使用15萬(wàn)噸混凝土，幾乎與倫敦奧運(yùn)會(huì)相同，35,000噸鋼 - 相當(dāng)于200臺(tái)超大型噴氣機(jī)。
北高架橋和南高架橋所需的組合鋼重達(dá)7000噸，足以制造23座KELPIES - 建在福爾柯克島的龐大馬形地標(biāo)。
'KELPIES' will stand 30 metres tall marking gateway to vast new parkland in Falkirk.
Steel horses to form stunning landmark symbolising Scotland's industrial past
據(jù)估計(jì)，橋梁的建設(shè)將涉及約1000萬(wàn)工時(shí)。
一旦完成，它將站在高潮位以上683英尺（207m） - 相當(dāng)于大約22個(gè)倫敦巴士頭尾相連 - 將比現(xiàn)有的福斯公路橋高25％（50米）。
展開(kāi) 人行鋼板橋加速度傳遞函數(shù)分析
一是由于周邊環(huán)境的改變導(dǎo)致結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)放大，如地鐵行車振動(dòng)導(dǎo)致周邊建筑振感明顯等；二是新建工程由于設(shè)計(jì)考慮不全面導(dǎo)致的大幅度振動(dòng)，如城市人行天橋改造搭建的臨時(shí)鋼板橋（見(jiàn)圖1），由于結(jié)構(gòu)剛度小、跨度大、人行荷載密集且周期化導(dǎo)致加速度響應(yīng)劇烈，加之人體對(duì)加速度變化較敏感，因此容易引起不適。
圖1 簡(jiǎn)易臨時(shí)人行鋼板橋
本案例使用ABAQUS對(duì)人行鋼板橋進(jìn)行隨機(jī)響應(yīng)分析，并采用plug-ins插件對(duì)橋面中部加速度響應(yīng)進(jìn)行分析，提取橋面敏感點(diǎn)加速度傳遞函數(shù)。
案例涉及的相關(guān)技術(shù)：
①abaqus隨機(jī)響應(yīng)分析；
②plug-ins插件編寫；
③ODB數(shù)據(jù)處理分析。
計(jì)算報(bào)告編寫采用操作引導(dǎo)式，希望能為讀者使用ABAUQS進(jìn)行線性動(dòng)力分析提供有益參考。操作分析要點(diǎn)為：
①ABAQUS隨機(jī)響應(yīng)分設(shè)置；
②plug-ins插件編寫；
③ODB數(shù)據(jù)提取模型傳遞函數(shù)。
二、計(jì)算任務(wù)
1.模型裝配及接觸連接
計(jì)算模型為簡(jiǎn)易人行鋼板橋模型，見(jiàn)圖2。模型包含兩個(gè)part，分別為橋面板和端部支座。橋面板長(zhǎng)6m，寬4m，厚70mm，厚度略厚以模擬真實(shí)人行橋橋面下的鋼筋架和加勁筋剛度。端部支座為Z字型截面，肢長(zhǎng)627mm，肢寬375mm，肢厚50mm。橋面板和端部支座材料支座均采用Q345鋼材，對(duì)鋼材密度略作調(diào)整彌補(bǔ)鋼板厚度調(diào)整引起的質(zhì)量變化，材料參數(shù)見(jiàn)圖3。
支座下表面與參考點(diǎn)采用Coupling連接，見(jiàn)圖4；橋面板與支座每邊設(shè)置兩個(gè)連接點(diǎn)，采用fastener模擬焊接，見(jiàn)圖5。
展開(kāi) 雙塔雙索面混合式疊合梁斜拉橋結(jié)構(gòu)受力分析
從圖7看出，混凝土橋面板最大壓應(yīng)力為-15.3MPa，未出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足要求。
5 結(jié)論
以某雙塔雙索面混合式疊合梁斜拉橋為例，分別對(duì)施工階段和運(yùn)營(yíng)階段的鋼主梁、邊跨混凝土主梁、中跨混凝土橋面板、結(jié)構(gòu)剛度進(jìn)行了有限元力分析，結(jié)果表明各構(gòu)件強(qiáng)度和整體剛度均滿足要求。
圖4 主梁豎向撓度圖
圖5 鋼主梁應(yīng)力圖（MPa)
圖6 邊跨混凝土主梁應(yīng)力圖（MPa)
圖7 橋面板應(yīng)力圖（MPa)
參考文獻(xiàn)
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[4] 詹元林，楊勇，王榮輝，等.大跨徑斜拉橋鋼-混凝土疊合梁架設(shè)工序優(yōu)化及受力分析[J].公路，2021,66(07):160-164.
文章來(lái)源：價(jià)值工程
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滿橋行人，這座3D打印混凝土橋也hold得住~
如果1月12日你碰巧在看CCTV中文頻道的新聞，你或許會(huì)注意到這樣一條消息：中國(guó)首座3D打印混凝土步行橋在上海智慧灣科創(chuàng)園落成啦！
隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展， 一些國(guó)家（包括中國(guó)在內(nèi)）近年來(lái)相繼進(jìn)行了各具特色的3D打印橋嘗試（點(diǎn)此查看更多）。那么，這個(gè)由清華大學(xué)（建筑學(xué)院）-中南置地?cái)?shù)字建筑研究中心徐衛(wèi)國(guó)教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)研發(fā)、并與上海智慧灣投資管理有限公司共同建造的工程又有何過(guò)人之處呢？
? 目前世界上規(guī)模最大的3D打印混凝土步行橋
該步行橋全長(zhǎng)26.3米，寬度3.6米。橋體由橋拱結(jié)構(gòu)、橋欄板、橋面板三部分組成，橋體結(jié)構(gòu)由44塊0.9*0.9*1.6米的混凝土3D打印單元組成 ，橋欄板分為68塊單元進(jìn)行打印，橋面板共64塊也通過(guò)打印制成。這些構(gòu)件的打印材料均為聚乙烯纖維混凝土添加多種外加劑組成的復(fù)合材料，經(jīng)過(guò)多次配比試驗(yàn)及打印實(shí)驗(yàn)，目前已具有可控的流變性滿足打印需求；該新型混凝土材料的抗壓強(qiáng)度達(dá)到65mpa，抗折強(qiáng)度達(dá)到15mpa。
? 強(qiáng)度可滿足站滿行人的荷載要求
橋梁結(jié)構(gòu)借取了中國(guó)古代趙州橋的結(jié)構(gòu)方式，采用單拱結(jié)構(gòu)承受荷載，拱腳間距14.4米。在該橋梁進(jìn)入實(shí)際打印施工之前，進(jìn)行了1:4縮尺實(shí)材橋梁破壞試驗(yàn)，其強(qiáng)度可滿足站滿行人的荷載要求。
? 飄帶造型與珊瑚紋橋面
步行橋的設(shè)計(jì)采用了三維實(shí)體建模，橋欄板采用了形似飄帶的造型，與橋拱一起構(gòu)筑出輕盈優(yōu)雅的體態(tài)橫臥于上海智慧灣池塘之上；橋面板采用了腦紋珊瑚的形態(tài)，珊瑚紋之間的空隙填充細(xì)石子，形成園林化的路面。上去行走，感覺(jué)略微有些陡峭，但很穩(wěn)定，用手觸摸橋面，可以感受到珊瑚紋的凹凸。
展開(kāi) 某大橋25+4×30+25連續(xù)箱梁引橋計(jì)算書
以下僅列出使用階段的各計(jì)算荷載組合工況下截面應(yīng)力圖，組合如下：
組合Ⅰ：恒載 + 汽車-超20 級(jí)
組合Ⅱ：恒載 + 掛車-120
組合Ⅲ：恒載 + 汽車-超20 級(jí) + 第一組支座沉降 + 體系升溫 + 橋面板升溫
組合Ⅳ：恒載 + 汽車-超20 級(jí) + 第一組支座沉降 + 體系降溫 + 橋面板降溫
組合Ⅴ：恒載 + 汽車-超20 級(jí) + 第二組支座沉降 + 體系升溫 + 橋面板升溫
組合Ⅵ：恒載 + 汽車-超20 級(jí) + 第二組支座沉降 + 體系降溫 + 橋面板降溫
七、 計(jì)算結(jié)果與結(jié)論
1、箱梁施工階段和使用階段的內(nèi)力、正應(yīng)力和主拉應(yīng)力等圖示，詳見(jiàn)圖3～圖9。（圖中單位制采用kN—m 制，即軸力、剪力：kN，彎矩：kN·m，位移：m，應(yīng)力：MPa。）
2、施工階段計(jì)算結(jié)果
根據(jù)計(jì)算結(jié)果（詳見(jiàn)附圖附件），箱梁整個(gè)施工過(guò)程（共7 個(gè)受力階段）中，主梁的施工應(yīng)力控制滿足規(guī)范要求，各斷面均未出現(xiàn)拉應(yīng)力，壓應(yīng)力亦符合規(guī)范要求。（箱梁各截面整個(gè)施工過(guò)程最大壓應(yīng)力9.75MPa，最小壓應(yīng)力2.0MPa。）截面上、下緣應(yīng)力分布比較均勻，壓應(yīng)力儲(chǔ)備較多，一般為2.5～5.5MPa。結(jié)構(gòu)受力安全。
3、使用階段計(jì)算結(jié)果
主梁使用階段的計(jì)算共考慮了六種工況，根據(jù)計(jì)算結(jié)果（詳見(jiàn)附圖附件），最不利荷載組合狀態(tài)下，截面上緣最小壓應(yīng)力出現(xiàn)在中墩頂（按3.5 列汽車布載時(shí)為0.4Mpa），截面下緣最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在中墩頂（按3.5 列汽車布載時(shí)為0.1MPa），箱梁壓應(yīng)力（最大7.6MPa）均小于規(guī)范規(guī)定的容許值（組合I[σ]=17.5MPa，組合II[σ]=21.0MPa），同時(shí)全橋各截面主拉應(yīng)力（最小-1.46MPa）均未超出規(guī)范容許值（-2.7MPa），滿足設(shè)計(jì)要求。
展開(kāi) 橋面板特征值屈曲模擬
新手做的模擬 大家看看吧
沒(méi)想到，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題的罪魁禍?zhǔn)拙谷皇撬?/span>
National Materials Advisory
Board開(kāi)展了一項(xiàng)調(diào)查，關(guān)注建于1940年后的橋面板。結(jié)果為，253000座橋面板正在劣化過(guò)程中，一些壽命不到20年，且以35000座每年的速度增長(zhǎng)。
負(fù)責(zé)調(diào)研的Krauss 和 Rogalla根據(jù)調(diào)查結(jié)果，得出了一個(gè)令人意外的結(jié)論：由于美國(guó)1970年中期后集中發(fā)生的橋面破壞案例，與1974年AASHTO 規(guī)范修改有著時(shí)間上的重合，因此認(rèn)為規(guī)范的修改錯(cuò)誤，是導(dǎo)致這些破壞的主要原因。
在1931~1973這40多年里，AASHTO規(guī)范規(guī)定橋面板混凝土28天平均強(qiáng)度達(dá)到20.7MPa，最大水灰比0.53。這種混凝土被指出是低彈性模量，高早期徐變，容易發(fā)生溫度和干縮裂縫。考慮到橋面板的特殊性，AASHTO希望加強(qiáng)抗?jié)B透性。因此1974年規(guī)定最大水灰比0.445，最小水泥用量362kg/m3,28d強(qiáng)度達(dá)到30MPa。這似乎是倡導(dǎo)使用更小的水灰比，但這樣反倒使得混凝土耐久性反而差。
Krauss 和 Rogalla還提到，混凝土強(qiáng)度的提高，除了配合比的因素以外，就是水泥的影響，對(duì)于強(qiáng)度不同的水泥，除了細(xì)度和C3S含量，其他幾乎沒(méi)有區(qū)別。
1980后，減水劑蓬勃發(fā)展，可以使混凝土有更低的水灰比和更好的工作性能。特征為28d強(qiáng)度達(dá)到50~80MPa、低滲透性的高性能混凝土隨之出現(xiàn)。然而，1996年Krauss
和Rogalla再次進(jìn)行了調(diào)研，結(jié)果顯示：美國(guó)和加拿大的200000新建橋梁，超過(guò)100000混凝土橋面板建設(shè)不久后就發(fā)現(xiàn)裂縫。Krauss 和
Rogalla指出，高性能混凝土可以在早期達(dá)到很高的強(qiáng)度和彈性模量，但這樣一來(lái)就減少了其徐變潛力，使混凝土變得更脆，因而容易產(chǎn)生裂縫。
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