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        鉸接板梁橋的剪力鉸強度有限元分析

        發布于:2021-11-09 22:12
        有限元分析

               鉸接板梁橋施工簡捷、快速,因而在我國公路和城市橋梁上,得到廣泛應用。鉸接板梁在承受活載時,不直接承受汽車輪壓的相鄰板梁或多或少地參與共同工作。這種共同工作通過剪力鉸得以實現。不直接承受輪壓的梁,其參與共同工作的程度(即荷載的橫向分布有限元分析計算),已有專著論述。當然,這種計算是以剪力鉸正常工作為前提的。如果作為傳力構件的剪力鉸破壞了,那么相鄰的板梁不再參與共同工作,直接受輪壓作用的梁將承擔全部輪壓荷載。
               事實上,在某些鉸接板梁橋橋面上可發現沿鉸接縫的縱向裂縫。剪力鉸被破壞或部分被破壞可能是引起此種裂縫的重要原因之一。而該現象導致的后果將是嚴重的。例如,跨徑為10m、橋寬凈7的鉸接板橋梁,剪力鉸完全破壞后,邊梁的跨中計算彎矩將是剪力鉸正常工作時的1.3倍。這對于橋梁的正常使用極其不利。而目前使用的《公路橋涵設計規范》中,對剪力鉸的強度未作明確規定。所見設計中剪力鉸尺寸大小不一,沒有統一規定。
               鉸接板梁橋由多塊板梁通過剪力鉸組成一個整體,共同工作,見圖。在結構計算中,相鄰兩梁接縫面上。傳遞的內力主要有豎向剪力g(二)、縱向剪力t(x)、法向力(x)以及彎矩:(x),見圖。由于剪力鉸的結構特點,通常:(x)相對較小,因而認為剪力鉸主要傳遞剪力g(x)。習慣上稱該剪力為鉸接力。為了求得g(x),
              (1)計算假定;
              ①鉸只傳遞剪力;
              ⑧活載合力作用線通過板梁形心,即不考慮活載的偏心,
              ③不計橫載面翹曲引起的變形。
              (2)最小勢能原理考察任意一片受載發生變形的梁(見圖)。該梁承受外荷載P;(以及鄰梁傳來的反力)。在豎向力的作用下,梁發生撓曲和扭轉。梁的變形能可分成彎曲變形能和扭轉變形能兩個部分。
               從以上計算可以看到:①當梁數增加時,鉸接力呈增大趨勢。其原因是由于參加共同工作的梁數增加,需要傳遞的力也有所增加,此外,橋寬加大后,有多車道加載的影響。②橋寬不變,跨度增大,鉸接力減;可以認為梁的剛度越大,鉸接力越大。綜上所述可見,目前某些鉸接板梁橋的剪力鉸主拉應力在許多情況下超過了材料的容許應力。這可能是某些板梁污。沿梁縫縱向開裂的重要原因。為此作者建議:①有必要開展剪力鉸工作機理的理論和實驗研究,在此基礎上研究更好的鉸接縫形式,并確定剪力鉸強度計算方法!豆窐蚝O計規范》中對剪力鉸的強度計算應加以適當規定。
               在目前情況下,應重視剪力鉸的設計,適當增大剪力鉸的尺寸,對鉸縫作一些可能的檢算,并設法配置適當的抗剪鋼筋,采取有效措施,確保剪力鉸的施工及養護質量。


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