[發明專利]裝配式空心板橋橫向張拉預應力計算方法

有效

• 申請號: 201711154087.8
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN107818228B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 吳慶雄;陳康明;黃宛昆;王渠
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F119/14
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊;修斯文

技術領域

本發明涉及橋梁設計技術領域，尤其是裝配式空心板橋橫向張拉預應力計算方法。

背景技術

裝配式空心板梁橋在我國公路橋梁系統中占有很大比例。相關研究表明，在外荷載作用下，裝配式空心板橋鉸縫處于三向受力狀態，并且空心板與鉸縫之間的結合面是最薄弱部位，最易在橫橋向彎矩作用下發生彎曲破壞，導致鉸縫構造喪失橫向傳遞荷載的能力，形成“單板受力”現象，對裝配式空心板橋服役年限及行車安全造成巨大威脅。

目前，對于空心板與鉸縫的結合面這一受力薄弱部位，針對其粘結力不足的問題，有效改進措施是在空心板內部張拉橫向預應力鋼束，加強空心板與鉸縫之間結合面的粘結力，大大提高空心板的橫向整體性，使荷載在各主梁之間的分配更加均勻，避免發生“單板受力”現象。

統計發現，當今世界上其他國家多在空心板橋中設置橫隔梁，并在其中布置預應力鋼筋，但是通常僅規定了橫向預應力鋼筋沿縱橋向和沿梁高方向的布置形式，而橫向預應力鋼筋布置數量以及預應力大小大多未經過計算確定；本專利所提出的橫向張拉預應力計算方法可為橫向張拉裝配式空心板橋的推廣應用提供理論依據。

發明內容

本發明提出裝配式空心板橋橫向張拉預應力計算方法，可為橫向張拉裝配式空心板橋的橫隔結構的預應力設計提供理論依據。

本發明采用以下技術方案。

裝配式空心板橋橫向張拉預應力計算方法，所述裝配式空心板橋的承載面包括沿橋向連續平行排列的空心板；相鄰空心板間以鉸縫連接為結合結構；所述空心板內設橫隔板，橫隔板內設橫向預應力鋼筋，所述鋼筋以橫向張拉的預應力來強化空心板與鉸縫接合面間的結合結構；

所述預應力的計算按以下步驟依次進行；

A1、根據鉸縫橫橋向彎矩沿縱橋向與橫橋向的影響線，以板橋設計荷載進行移動荷載布載，分析得到在最不利荷載組合作用下裝配式空心板橋鉸縫的橫橋向彎矩值M；

A2、根據鉸縫豎向剪力沿縱橋向與橫橋向的影響線，以板橋設計荷載進行移動荷載布載，分析得到在最不利荷載組合作用下裝配式空心板橋鉸縫的豎向剪力值V_ud；

A3、以彎矩作為控制條件進行計算確定預應力值大??；設定彎矩范圍為；在外荷載和橫向預應力作用下，在鉸縫與空心板結合面處產生的彎曲應力和壓應力之和應大于等于結合面處較弱側混凝土軸心抗拉強度標準值f_tk的0.4倍，設M 為外荷載作用下產生的橫向彎矩，y_bot為截面中性軸到截面底緣的距離，I為橫隔梁抗彎慣性矩，A為橫隔梁面積，f_tk為鉸縫與空心板結合面處較弱側混凝土軸心抗拉強度標準值，即可按如下公式確定橫向預應力值N的范圍：

A4、以剪力作為預應力大小的驗算條件進行計算，剪力驗算條件為橫向預應力在鉸縫與空心板結合面處產生的靜摩擦力應大于外荷載作用在鉸縫與空心板結合面處產生的剪力；設γ₀為結構重要性系數，V_ud為考慮沖擊系數的鉸縫剪力承載設計值，μ_f為結合面摩擦系數，N為橫向張拉的預應力值，即橫向預應力設計值N應滿足；

N≥γ₀×V_ud/μ_f(公式2)

優選地，在步驟A4中，γ₀對應于設計安全等級一級、二級和三級分別取為 1.1、1.0和0.9，μ_f取為0.7。

優選地，當步驟A3、A4所計算得的N值范圍不相同時，以N值較大者為準。

優選地，所述空心板內設兩層以上的橫隔板。

優選地，橫隔板內均勻設置橫向預應力鋼筋，每根橫向預應力鋼筋的預應力相同。

本發明通過結合了設計安全等級和常規結合面摩擦系數，并以橋梁設計載荷來分析獲取最大載荷(最不利載荷)下的橫橋向彎矩及板橋鉸縫剪力，來規范裝配式空心板橋的橫隔結構預應力計算方法，從而能為橫向張拉裝配式空心板橋的橫隔結構的預應力設計提供理論依據，既能保證橋梁鉸縫處有安全的預應力設計，又不會因過大的預應力設計而擴大建筑成本。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進一步詳細的說明：

附圖1是本發明所述橫向張拉裝配式空心板橋在空心板結合結構處的示意圖；

附圖2是本發明在空心板處的A-A剖切示意圖；

附圖3是本發明在兩空心板鉸接結合處的B-B剖切示意圖；