广东建材2018年第5期工程试验与研究刚接式桥面连续结构的受力性能分析彭新款1蓝旭坤1颜全胜1卢绍鸿2（1华南理工大学土木与交通学院；2广东省交通规划设计研究院股份有限公司）【摘结合牛牯岭大桥实际工程，建立了三维空间实体要】针对桥面连续结构易开裂受损的问题，有限元模型，对常用的刚接式桥面连续结构进行了细致的受力性能分析，得到了其在不同荷载作用下的应力分布情况，并重点讨论了跨度大小对桥面连续结构受力性能的影响。受力性能；有限元分析【关键词】刚接式桥面连续；1引言多跨简支梁桥为适应温度变化以及荷载作用引起通常在每跨之间设置伸缩缝[1]。但随着伸的结构变形，缩缝数量的增多，不仅增加了桥梁的造价，而且降低了桥面的整体性和连续性，严重影响行车的安全和舒适性。此外，伸缩装置由于直接承受车辆荷载和雨水、日照等环境作用，经常发生病害。因此，为了减少伸缩缝的使用，简支梁桥往往采用多跨一联的钢筋混凝土桥面连续结构。但桥面连续结构的构造复杂，难以采用常规的理论分析方法来准确分析其受力特性，致使桥面连续结构在设计上存在一定的困难和缺陷，再加上车辆严重超载及环境的影响，通常在投入使用后不久，桥面连续结构进便容易出现反复拉伸、压缩和错动，使结构开裂受损，而发展成更严重的病害问题。近年来国内针对桥面连续结构易开裂受损的问题，学者们做了不少研究。2004年，何畅、向中富等以长田湾大桥为背景，开展了“简支桥梁桥面连续工艺及性能改善”的研究工作，采用结构力学的方法对简支梁桥桥面连续构造在汽车荷载、梁体变形及环境温度作用下的变形和应力进行了分析；2011年，沈青川针对刚接式与拉杆式两种常见桥面连续构造形式及其变体进行了[2]因此需要方式，没有仔细分析其细部构造的应力分布，而且，进行更加细致的受力分析。关于荷载类型、跨度大小等因素对于桥面连续结构受力影响的研究也比较少。便于施工鉴于刚接式桥面连续结构因其构造简单、等优点被广泛应用于简支梁桥桥面连续结构设计[5]，故本文依托广东省揭博高速公路牛牯岭大桥实际工程，基建立其三维空于带有刚接式桥面连续结构的简支梁桥，间实体有限元模型[6]，详细分析桥面连续结构的细部构并重点讨论造在不同荷载类型作用下的应力分布情况，了跨度大小对于桥面连续结构受力的影响。2工程概况双向牛牯岭大桥位于广东省揭西县揭博高速公路，设计时速120km/h，六车道设计，采用公路I级汽车荷一联共载等级。研究目标选取牛牯岭大桥左幅第二联，单跨为30m先简支后桥面连续T梁。主梁采用C504跨，混凝土，桥面连续及整体化层采用C40混凝土。桥面连续结构纵向钢筋采用直径为25mm的HRB335带肋钢筋，钢筋中间1m范围用玻璃纤维包裹形成无粘结，横向设直径为8mm的Q235构造细筋。桥面连续结构与主梁接触1m范围内设2mm厚油毛毡隔离层，可以明显削弱桥降低其抗弯刚度，减小面连续构造与主梁之间的联结，桥面连续处负弯矩，改善桥面连续构造的受力。桥面连力学分析，采用结构力学方法和空间有限元数值分析方温度变法计算了不同形式的桥面连续构造在车辆活载、化、制动力及其荷载组合等作用下的受力情况[3]；2014年，王岗等人为了研究如何改善桥面连续的内力传递方根据拱型结式，解决桥面连续构造混凝土的开裂问题，提出一种新构拱脚受拉使拱顶产生正弯矩的受力特点，现有研究对型的拱型桥面连续装置[4]。但是可以发现，桥面连续结构受力性能的分析大多是采取整体分析的（单位：cm）图1牛牯岭大桥墩顶桥面连续立面-45-工程试验与研究以适应大转续结构正中部位设切缝并填塞油浸软木条，角变形。桥面连续具体构造图详见图1。广东建材2018年第5期⑶边界条件及荷载的施加其边界条件为支座处横桥向和竖对于简支梁主梁，向约束，以及沿X轴和Z轴方向的转动约束。车辆荷载、整体温度荷载、温度荷载分为二期恒载、重梯度荷载四种：①二期恒载为10cm厚的沥青出装层，并转换为度为23kN/m2，将其以均布荷载形式加于桥面，节点荷载；②车辆荷载则按照规范[8]中定义的用于局部车辆荷载布置如图4，分析的车辆荷载施加，并考虑其冲击系数，取为=0.3计算；③整体温度荷载是以节点温所有节点降温20℃；度的形式加载，④温度梯度荷载是根据各节点的z轴坐标，按规范[8]中的梯度曲线计算对应温度值加于节点上，因为梯度升温桥面板上端将受压，而梯度降温则桥面板上端受拉，所以考虑最不利情况取梯度降温，梯度降温曲线如图5。⑷计算各工况下应力主要研究各荷载分别对桥面连续在线性分析阶段，二期恒结构内应力的影响，所以工况分为：车辆荷载、整体降温20℃、（车辆荷载+载、梯度降温以及组合荷载二期恒载+梯度降温）共五个工况。牛牯岭大桥桥面连续结构在五种工况下的主应力云图见图6-图10。3荷载类型对桥面连续结构受力性能的影响采用大型土木工程有限元软件MidasFEA，建立牛牯岭大桥三维空间实体有限元模型[7]，详细分析其在不同荷载作用下桥面连续结构的应力分布情况。3.1模型的建立⑴建立几何模型将牛牯岭大桥的应用FEA内的工作平面转换功能，镜像等CAD平面图纸导入软件当中，并通过拓展、投影、由于在后面的分析中需要考功能生成其三维几何模型。虑温度梯度，所以使用面切割实体功能将几何模型按[8]《公路桥涵设计通用规范》中的温度梯度曲线进行切割，并分块进行网格划分，以便后续施加温度梯度荷载。⑵网格划分主梁在网格划分时，对每一部分的材料进行定义，采用C50混凝土、桥面连续结构及整体化层采用C40混凝土、隔离层采用材质较软的弹性体模拟。对于形状较选择映射划分网格，划分的网格为规为规则的几何体，则使则六面体网格，但对于形状较为不规则的几何体，划分功能将其划分为四面体单元。而用“自动实体网格”孔钢筋、预应力钢绞线在定义好其材料属性、张拉应力、使用“自动网格线”功能进道摩擦系数、锚具回弹量后，行划分，并自动与所在实体进行耦合。全桥网格划分效果见图2，桥面连续细部网格划分见图3。3.2结果分析⑴在车辆荷载作用下，梁挠曲同时梁端产生转角，桥面连续结构内的应力主要集中于弯曲应力最大的伸缩缝正上方处，最大应力为9.53MPa，应力分布从中间往两边迅速降低。⑵在二期恒载作用下，桥面连续结构内主应力的分最大拉应力集中布规律与在车辆荷载作用下非常相似，于伸缩缝正上方部分，区域较为集中，且向两边迅速递图2牛牯岭大桥网格划分效果图图3牛牯岭大桥桥面连续结构细部网格划分效果图图430mT梁车辆最不利布载-46-力：（单位：kN；距离：m）图5梯度降温曲线广东建材2018年第5期图6车辆荷载图7二期恒载图8整体降温20℃图9梯度降温图10组合荷载工程试验与研究减，主应力最大值约为1.18MPa。⑶在整体降温20℃的荷载作用下，梁体主要为纵向的拉伸。由主应力分布云图可知，最大拉应力为3.42MPa，出现在隔离层的末端，此处出现了应力集中现象。在桥面连续结构的顶面，最大拉应力也是出现在隔离层末端这个截面，约为1.60MPa。而在设有隔离层的这部分结构内，拉压应力都很小。⑷在温度梯度作用下，由于主梁不同高度的温度场不同，各部位胀缩量不同，所以梁体在产生水平位移的同时，也产生挠曲位移，所以桥面连续在水平位移的作用下隔离层末端产生较大的应力，应力最大值为3.42MPa。而在伸缩缝正上方，也产生了弯曲应力，主拉应力大小约为2.40MPa。⑸在车辆荷载、二期恒载、梯度降温的组合荷载作用下，由其主应力云图可看出，最大拉应力集中于伸缩缝正上方部位，最大拉应力为13.19MPa。4不同跨度的桥面连续结构应力分析采用MidasFEA有限元软件，分别建立跨度为25m、30m、35m、40m的T梁模型，考虑相同的车辆荷载、二期恒载、整体降温20℃、梯度降温以及组合荷载这五种荷载工况，计算并分析比较不同跨度下桥面连续结构的应力分布情况。有限元建模及分析过程和前述相同，限于篇幅，现将25m、30m、35m、40m跨简支T梁桥面连续结构在各荷载工况下的上表面最大应力进行归纳汇总，可整理成表1。表1各跨度简支T梁桥面连续结构上表面最大应力（单位：MPa）跨度车辆荷载二期恒载梯度降温整体降温荷载组合25m6.420.722.301.609.3530m9.531.182.401.6013.1935m13.461.832.601.6017.7040m16.802.522.801.6021.82由表1可知，随着跨度的不断增大，桥面连续结构在车辆荷载和二期恒载作用下的最大拉应力也将明显增大，因为在截面特性不变的情况下，跨度越大，车辆荷载和二期恒载在梁端引起的转角越大，此时桥面连续结构所受弯曲应力也越大。但是，在梯度降温和整体降温荷载作用下，桥面连续结构上表面的最大应力值变化并不明显。温度变化引起的较大应力，主要是因为应力集中，且集中于隔离层-47-设计与装饰广东建材2018年第5期浅谈现代工业建筑设计的特点卢兆法(广东省机电建筑设计研究院)还要坚持“以人文本”，同时遵循追求利益、【摘要】建筑设计不仅遵守国家规范要求和甲方意愿，可持续发展、绿色建筑的特点。随着现代建筑的新发展，作为不是主流的工业建筑设计也迎来不少新的挑战和机遇。本文通过对实际工程的论述，来探讨现代工业建筑设计的新要求和新理念。总图，立面设计，节能设计【关键词】工业建筑，1总图规划向均为坐北向南，各自不同的建筑功能能够更好地布置，通风采光最好。工业建筑总图布置严格遵循着工业产品的生产流避⑵三个区域分开，可以单独设计各自的出入口，线要求布置建筑单体位置，从产品的原材料或者零部件免各区域的人流车流物流的交叉，企业能够更好地管理进入厂区到产品完成品到物流货车离开厂区这一过程，生产和员工。因为在工业建筑总图中，物流流线的好坏方位布置，层数高深深影响着企业的生产效率，最好的办法是把流线分每一步都影响建筑单体的大小尺寸，所以总图均以采用线性区分，保证物流的畅通。度，开，尽量减少流线的交叉。在普遍的工业项目中，总图可以简单分为三个区厂房围合成一个宽阔的厂前区，优⑶办公楼、宿舍、员工宿舍区域，厂房设备房区域，也域：行政办公区域，美的环境需要景观绿化的衬托，厂前区就是景观绿化的变成两有的工业项目会需要行政办公与厂方结合设计，体现，它可以把枯燥乏味的工业园区改善成绿色优美的个区域。第一眼就可以厂区，当社会人员或者员工进来工业园，如1图实际工程设计中，厂区主要车间为铸造车看到美丽的厂前区。宿舍后期区域为宿间、机加车间等，行政区域为办公楼，优秀的建筑⑷以重点设计厂前区四周的建筑立面。舍楼（其中首层为饭堂），三个区域完整布置在地块中。立面可以把一个成功企业的形象完美表现在厂前区，不显而易见，这个总图设计的优点是：更是提高企业的形象。仅可以美化工业园区的环境，厂房各单体建筑分开设置，建筑朝⑴办公楼，宿舍，缺点：末端的断面，而直接影响应力集中程度的，是桥面连续的构造形式，并非主梁的跨度。[2]何畅,向中富.简支梁桥桥面连续构造的空间仿真分析[J].重庆交通学院学报,2005.[3]沈青川.简支梁桥桥面连续构造性能比较研究[D].中南大学,2011.[4]王岗,谢旭,王城泉,等.简支梁桥拱型桥面连续构造的受力性能[J].浙江大学学报(工学版),2014.[5]刘龙.预应力混凝土简支梁桥桥面连续结构行为研究[D].西南交通大学硕士学位论文,2014.[6]王勖成.有限单元法基本原理和数值方法[M].清华大学出版社,1997.[7]MIDAS/FEA用户手册-分析与计算原理[M].北京迈达斯技术有限公司,2010.[8]公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015)[S].5结论文中依托牛牯岭大桥实际工程，采用大型土木工程有限元软件MidasFEA，建立其三维空间实体有限元模型，对常用刚接式桥面连续结构进行了更为细致的受力性能分析，得到了其在不同荷载作用下的应力分布情况，并重点讨论了跨度大小对桥面连续结构受力性能的影响，为更好的解决桥面连续结构易开裂受损的问题打下了一定的基础。●【参考文献】[1]李杨海.公路桥梁伸缩装置实用手册[M].人民交通,2007.*项目编号：科技-2014-02-026-48-
