[發明專利]用于正交異性鋼-混組合橋面板界面抗剪的設計方法

有效

• 申請號: 201711333923.9
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN107895094B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 劉靜;李斐然;張士紅;謝海洋;魏志新;張浩;李玉耀;仇在林;吳佳桐;夏富友;孫藝;陳靜;張博;陳琳;劉宗澤;周昂
• 申請（專利權）人: 河南省交通規劃設計研究院股份有限公司;常興文;李斐然
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 鄭州異開專利事務所(普通合伙) 41114
• 代理人: 王霞

本發明公開了一種用于正交異性鋼?混組合橋面板界面抗剪的設計方法，將空間受力的正交異性鋼?混組合橋面板等效成單向受力的多跨連續梁，再進行層間剪應力的計算，進而進行抗剪連接件的布置設計，包括：1、計算車輪荷載對兩個橫隔板的跨中截面彎矩影響線系數μ；2、計算正交異性鋼?混組合橋面板的縱橋向計算寬度b₀；3、計算縱肋的等效彈性支承剛度K₀；4、基于前三步得到的計算結果，構造正交異性鋼?混組合板橫橋向計算模型；5、采用結構力學方法計算橫橋向層間剪應力；6、進行剪力件的布置設計。本發明方法克服傳統有限元計算建模工作量大、對不同工程不具有通用性的缺點，力學概念清晰、實用性強，方便應用于正交異性鋼?混組合橋面板界面抗剪設計。

技術領域

本發明涉及橋梁工程技術，尤其是涉及一種用于正交異性鋼-混組合橋面板界面抗剪的設計方法。

背景技術

將鋼頂板、縱向加勁肋和橫向加勁肋通過焊縫連接而成的橋面板稱為正交異性鋼橋面板，由于縱橋向和橫橋向的剛度明顯不同而稱之為“正交異性”，它以自重輕、極限承載力大、施工周期短等一系列優點而被廣泛應用于大中跨度橋梁中。為提高橋面板剛度和對鋼結構形成保護，正交異性鋼橋面板上通常焊接剪力件后再澆筑混凝土，與正交異性鋼橋面板形成“正交異性鋼-混組合橋面板”。研究表明，正交異性鋼橋面板與混凝土層之間的相對滑移會導致混凝土層底面和鋼結構的應力增大，在車輛荷載的反復作用下，混凝土層會出現開裂，推移和脫層等病害，施工中需采取措施以保證兩者之間的有效粘結。工程實踐中通常采用栓釘連接件來實現正交異性鋼橋面板與混凝土層之間協同工作，即栓釘是保證正交異性鋼混組合橋面板發揮有效作用的關鍵構件。

傳統正交異性鋼-混組合橋面板界面抗剪設計的一般流程是：首先采用有限元方法計算得到混凝土層與鋼板的層間剪應力值，然后選定抗剪件，進行剪力件的初步布置設計，最后再建立帶剪力件的有限元模型進行計算分析，復核剪力件布置設計是否合理。正交異性鋼-混組合橋面板由于縱橫肋的加勁作用使得其受力呈現出縱橫向不一致的特點，是復雜的空間受力結構，通常采用有限元方法進行受力分析，但有限元分析僅能提供離散的數值解，難以得到結構作用機理的閉式解，且建模計算消耗費用較高，對不同的工程結構不具有通用性。

由于正交異性鋼-混組合橋面板的層間剪應力主要受局部車輪荷載豎向力影響，且橫橋向層間剪應力控制著層間剪應力的設計。針對這一特點，提出一種具有通用性且力學概念清晰的用于正交異性鋼-混組合橋面板界面抗剪的設計方法對于橋梁工程設計來說是非常必要的。

發明內容

本發明的目的在于針對采用傳統的有限元分析方法存在建模分析工作量大、僅能得到離散的數值解且不具有通用性等缺陷，提供一種用于正交異性鋼-混組合橋面板界面抗剪的設計方法。

為實現上述目的，本發明可采取下述技術方案：

本發明所述的用于正交異性鋼-混組合橋面板界面抗剪的設計方法包括下述步驟：

第一步，設定單個車輪荷載的橫橋向分布寬度為a，縱橋向分布寬度為b，橫橋向荷載集度為q₀，對橫隔板跨中截面彎矩影響線系數為μ：

首先構造一個橫隔板間距長度L內車輪荷載的縱橋向位置對跨中截面彎矩的影響線，所述影響線為二次曲線，滿足在一個橫隔板間距內的數值積分為1，車輪荷載對橫隔板跨中截面彎矩影響線系數滿足：

(1)；

第二步，計算正交異性鋼-混組合橋面板的縱橋向計算寬度b₀ ：