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桥梁单片梁受力分析

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下载次数:4639上传日期:2013年04月13日

资料作者:ys31001中 路 币:0

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资料介绍
桥梁单片梁受力分析
来源:中国公路学会 作者:辽宁省高速公路管理局

在公路上,桥梁作为公路的重要组成部分,在公路交通运输中,发挥重要作用,主要承担来自各种车辆的压力,桥梁本身的质量以及它在工作中不利荷载或超过不利荷载出现的频率,直接影响桥梁的使用寿命,影响公路的安全运营。桥梁单片梁受力就是桥梁经常出现的病害之一。
桥梁单片梁受力,是指桥梁各梁之间失去横向联系,来自车辆的作用力不能全桥分布,直接作用在桥的某一片梁上。单片梁经常承受作用力,尤其直接承受超负荷作用力,造成梁内钢筋及混凝土提前进入疲劳期,先是在桥梁下部两侧出现裂缝,进而裂缝发展为横向、上下贯穿,由一条发展为多条,桥梁出现向下弯曲,梁上部混凝土破碎,梁片失去承载功能,出现折断,车辆不能通过。桥梁单片梁受力在沈大高速公路上非常普遍,有的已经相当严重,甚至影响公路的安全运营。
桥梁单片梁受力经常在小桥上发生,大、中桥梁也可能发生。我们鞍山处管辖范围内还没有发现大、中桥梁单片梁受力的情况,但桥面铺装的损坏在大、中、小桥都有发生。桥面铺装的损坏对桥梁单片梁受力影响很大,尤其对小桥的影响最大。小桥中单片梁受力部位一般是在行车道上,有时也发生在超车道上,严重的全桥各梁均有单片梁受力的情况。鞍山管理处k144+950小桥就是全桥单片梁受力。此桥长期承受重交通尤其是大量超重车的碾压,当时先是行车道桥面铺装破坏,随着范围的逐渐扩大,超车道桥面铺装也破坏了,最后全桥面铺装破坏,桥面铺装失去功能,加上梁板刚度不足,柔性过大,车辆通过时梁板挠度过大,梁间剪力经常作用,破坏了脚缝,从而形成单片梁受力。为了保证行车的安全,先是对此桥限速行驶,但行车道梁板挠度越来越大,裂缝发展很快,后采用了改道限速通行的办法,即封上行车道,改走超车道并限速行驶。但改道限速以后,车辆都在超车道上行驶,结果,没出一个月,超车道上各梁也产生了单片梁受力,并产生了梁板折断的现象。

为什么会产生单片梁受力呢?
其原因有以下几个方面:
1、桥面铺装水泥混凝土不符合要求。桥面铺装水泥混凝土用的是劣质水泥,砂、石等材料含有杂质,或水泥混凝土标号不够,车辆碾压或桥梁振动使桥面铺装混凝土松散无粘结性,造成桥面铺装破坏,桥面出现坑槽,形成单片梁受力。
2、铺装钢筋网没按要求铺设,桥面铺装钢筋网网格间距过大,钢筋直径太小,甚 至只有6mm。造成桥面铺装强度不足,钢筋网的作用降低,不能和水泥混凝土一起发挥分布桥上集中力的作用,梁直接受力可能性加大,与相邻梁之间有较大的剪力产生,经常这样,就破坏了桥面铺装混凝土和梁间脚缝,从而产生了单片梁受力。
3、设计时,有可能因为桥小,考虑最不利情况不全,采用极限状态法或允许应力法,安全系数取的小,梁内主钢筋直径选用的小,造成单片梁柔性大,即使桥面铺装符合要求,在车辆通过时,桥面整体上下颤动幅度大,久而久之,桥面铺装发生松动,首先在薄弱的地方破坏,进而全桥面破坏。尤其在桥梁不能整体受力时,单片梁受力,挠度大,重车通过时随时会发生危险。不过,这种情况一般不会发生。
4、在施工中,由于施工队偷工减料,或材料不符合要求,或钢筋位置间距不符合要求,水泥混凝土保护层太薄等,都会因局部的损坏而引起其他连锁破坏,产生单片梁受力,甚至发生梁断桥塌的严重后果。尤其小桥、涵洞等,由于工程规模小,思想上重视不够,偷工减料、质量差点,认为不会出现大的事故,都会给以后的安全运营留下隐患。
5、桥梁脚缝也是产生桥梁单片梁受力的一个因素。桥梁脚缝填充的不好,桥梁振动时,会使脚缝开裂脱落,梁与梁之间的联系减弱。当桥面铺装层松散时,会从缝中落下砂、石等材料,时间久了,桥面会出现纵向凹陷,纵缝附近的砂、石也会经碾压从缝中掉下,形成坑槽,进而发展成为纵向漏洞,梁与梁之间的联系失去,形成单片梁受力。
6、交通量过大,尤其是重车及超限重车的频繁通过,也是产生桥梁单片梁受力的一个重要因素。鞍山管段交通流量大,超限重车通过多,尤其是鞍钢生产的钢坯,需要运到鲅鱼圈港出口,承运单位为了降低成本,常常超限运输,甚至超出允许承载的一倍以上。桥梁经常在重交通、重荷载下工作,会使桥面铺装和脚缝混凝土由于震颤和碾压发生松动、出现破坏,桥面出现坑槽,而且范围越来越大,因为桥面铺装和脚缝混凝土已经破坏,使桥梁进入单片梁受力阶段,随着时间的推移,桥梁逐渐进入破坏阶段。
桥梁单片梁受力,一定有桥面铺装层的破坏。
通过以上分析,桥梁单片梁受力可归结为如下两个方面:一个是内因——材料的质量与施工质量,包括设计时材料的选用。另一个是外因——大的交通量和频繁的超重车碾压。
为了减少桥梁单片梁受力情况的发生,除应注重材料的质量与施工质量尤其不能忽视桥面铺装和脚缝的填充外,更重要的是要限制超限重车的通过。对于已经出现了桥梁单片梁受力的桥梁,如果梁片没有断,可以重新处理桥面铺装。我们的做法是凿出桥面铺装混凝土,清除脚缝混凝土,采用吊板填实脚缝,桥面铺装钢筋采用Φ12螺纹钢筋,间距15cmх15cm ,水泥混凝土采用C40商品混凝土,气温较低时,采用蒸汽养生。如果梁片已经折断或裂缝较为严重,就要按标准预制梁片,换掉已经断裂的梁片,做好梁间联系,重复以上做法。冬季水泥混凝土不能施工时,采用20厚钢板全桥铺垫,并限速通行。在桥上铺垫钢板,我们在承运秦山核电站490吨重发电机组时得到了验证,切实可行。
通过加强桥面铺装,桥梁单片梁受力情况得到了改善,也恢复了桥梁的承运功能。
相关资料 [桥梁,单片梁,分析]
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