论文部分内容阅读
摘 要：公路钢箱梁桥面的施工技术现已经成为公路施工中最广泛使用的一种技术，此种技术的应用有一定的难度，其中最为困难的就是箱梁面板各个节段的连接方式。因为其连接效果，直接关系到该施工技术的应用效果，所有施工人员十分关注。本文主要从钢桥面板的构造、正交异性钢桥面板构造的改进、试件设计和制造等方面对该施工技术进行了探讨，仅供参考应用。
关键词：公路；钢箱梁桥面板；施工技术
公路施工技术很多，钢箱梁桥面板技术只是其中之一，但是为了使得该技术能够达到最佳的应用效果，有关人员首先对钢桥面板有一个详细的了解，还应该依据公路的具体情况对正交异性钢桥面板进行必要的改进，在此基础上，还需要对试件进行认真的设计以及制造，完成之后，需要进行必要的检验，以便分析出改进措施的效果，其主要是以竖向挠度以及局部应力为评价依据。
1 钢桥面板的构造
对于大跨度悬索桥和斜拉桥，钢箱梁自重约为箱梁自重的1/5～1/6.5。正交异性钢板结构桥面板的自重约为钢筋混凝土桥面板或预制预应力混凝土桥面板自重的1/2～1/3。所以，受自重影响很大的大跨度桥梁，正交异性板铜箱梁是非常有利的结构形式。通常，在钢桥面板上铺装沥青混凝土铺装层，其主要作用是保护钢桥面板和有利于车辆的走行性。近代正交异性钢桥面板的构造细节，由钢面板纵助和横肋组成，且互相垂直。
制造时，全桥分成若干节段在工厂组拼，吊裝后在桥上进行节段间的工地连接。通常所有纵向角焊缝贯通，横隔板与纵向焊缝、纵肋下翼缘相交处切割成弧形缺口与其避开。
2 正交异性钢桥面板构造的改进
钢桥面板作为主梁的上翼缘，同时又直接承受车辆的轮载作用。如上所述，钢桥面板是由面板、纵肋和横助三种薄板件焊接而成，在焊缝交叉处设弧形缺口，其构造细节很复杂。当车辆通过时，轮载在各部件上产生的应力，以及在各部件交叉处产生的局部应力和变形也非常复杂，所以钢桥面板的疲劳问题是设计考虑的重点之一。疲劳裂纹主要产生的部位有纵助与面板之间的肋角焊缝、纵横肋交叉的弧形缺口处，U形肋钢衬垫板对接焊缝处等，其中梁段之间钢桥面板工地接头是抗疲劳最薄弱的部位。
改进后的构造细节，即面板对接采用陶瓷衬垫单面焊双面成型工艺，U形肋采用高强度螺栓对接拼接。通过改进，使得钢桥面板产生裂纹的概率大大减少。并且这种构造很好的避免了工地接头纵向的焊接，极大的调节了钢桥面板的抗疲劳性，同时也不会出现因面板栓拼接而影响到桥面的铺装层施工。
3 公路钢箱梁桥面板试件的设计与制造
钢箱梁桥面板施工技术是公路施工中经常使用的技术，此种技术的应用可以增加公路的稳定性等。但是此种技术的应用对技术性要求比较高，尤其是钢箱梁桥面板阶段彼此之间的连接方式，为了实现连接效果，技术的选择是关键，依据上述的分析与研究，明确技术之后需要对其试件进行设计与制造。设计与制造需要注意的问题如下：当对正交异性钢桥面板的各项性能进行计算分析时，其宽度应该选择纵肋间距。其接头的位置应该选择使用焊接方式来进行连接，需要注意的是面板内侧应该粘贴陶瓷衬垫，所以在焊接时，应该将其U形肋侧壁进行缺口设计，以此确保衬垫可以完全的通过。注意缺口的大小，不能太小，否则会影响施工，但是也不能过大，否则会影响局部应力。
4 实验情况
为了确定箱梁连接效果，因此需要实验检验，以便及时做出调整。其具体的检测内容如下：首先，测点布置，其主要目的是检测面板周围的应力是否均匀的分布，实验人员需要对缺口周围的地方进行详细的集中测定，同时对焊缝周围的测点也需要进行布置，大约布置12个，每个测点还需要粘贴双向应变片，以便测量各个方向上的应力。测点布置是非常重要的工作，测点位置要准确掌握，不仅要对缺口附近进行布置，也需要对焊栓接头位置进行布置。其次，进行疲劳实验，有关人员应该选择待一个试件开展此次实验，焊栓接头的位置主要是进行加载实验，最下荷载为40KN，而最大荷载为90kn，正常情况下需要反复的进行循环，至少要达到200万次。按照有限元方法来进行计算，当在跨中的位置进行40kn的荷载实验时，此时，U形肋下表面与桥梁荷载之间的应力一致，当加载到90kn时，其所产生的应力与活载、恒载等所形成的应力一致，因此选择这个范围作为疲劳试验的加载荷载范围。其次，静载实验，所选择的试件都需要进行静载试验。研究人员选择两种方法来完成此次实验，一方法是在焊接栓接头的位置来进行加载实验，而另一方法就是在跨中的位置完成此次实验。根据有限元计算，当试件跨中作用140kN的荷载时，试件最大应力处（跨中U形肋下表面）的应力达到设计容许应力200MPa，试验中考虑到较实际受力情况更不利的状态，将最大静载加到175kN，为实际轴重力的2.5倍，使试件的最大计算应力达到钢材流动极限的75%。加载等级分四级和五级。
5 试验结果分析
通过上述试验，我们对其各自环节的试验结果进行了分析比对，证明了改进后的正交异性钢桥面板构造的施工技术方法是具有很大可行性的，具体表现在竖向挠度、疲劳强度以及局部应力等三方面。详细的结果分析过程如下所示：（1）竖向挠度。在对各个测点进行试验观测后发现，在不同荷载等级的作用下，所测到的竖向挠度值与预先通过计算后得出的数值几乎相同，表明了该连接技术方法是比较可行的。其中在跨中进行荷载试验时，发现焊接螺栓接头处的竖向挠度要比起对称位置的接头挠度小一些，经过研究分析后得知，这是因为前者除了使用高强度螺栓进行连接，还另外夹了两块拼接板。这就使得腹板的厚度增大了许多，因而增大了焊栓接头的刚度值。（2）疲劳强度。在下限为40kN、上限为90kN（分别为实际轴重力的57%和1.23倍）的疲劳试验荷载作用下，经过200万次后，试件I各部位的挠度与疲劳试验前基本上没有差别，这说明疲劳对试件的刚度几乎没有影响。通过20倍放大镜目测检查，没有发现裂纹，再次经过分级静载试验，结果表明，各测点的应力大小及其与荷载的线性关系同疲劳前一样。可以认为，其抗疲劳性能很好。（3）局部应力。在外加荷载作用下，两个试件的大多数对称测点的实测应力基本对称。当在焊栓接头处加载时，将两个试件的实例应力进行比较，就会发现：试件Ⅱ焊栓接头附近面板上的纵向应力比试件I大，在其他测点，两个试件的实测纵向应力基本上一致；当在跨中加载时，在所有的测点，两个试件的应力都差不多，而且数值很小，与焊栓接头处对称部位的纵向应力和横向应力也与焊栓接头处对应点的纵向应力和横向应力基本一致。
结束语
综上所述，可知对公路钢箱梁桥面板的施工技术进行分析十分必要，因为此种技术已经开始普及，但是传统的箱梁连接工艺都存在着劣势，使得该技术无法发挥出最佳优势。但是如果进行适当的改进，不仅可以避免传统技术的劣势，还能保证连接效果，但是并不是所有的工程都适合应用改进措施，有关人员应该依据功能需求进行改进，改进之后，还应该进行实验，以确保改进措施安全合理可靠。
参考文献
[1]胡光伟，钱振东，黄卫.正交异性钢箱梁桥面第二体系结构优化设计[J].东南大学学报（自然科学版），2001（3）.
[2]魏锋，许冰.大曲率小半径连续弯钢箱梁桥受力性能分析[J].山西建筑，2008（28）.
[3]李莉，舒赣平.小曲率半径曲线钢箱梁桥设计研究[J].建筑结构，2011（S2）.
[4]张慧，杨子江，刘世忠，吴辉.纵向加劲钢箱梁桥的简化分析[J].城市道桥与防洪，2012（1）.
[5]李莉.基于工程设计的小曲率钢箱梁桥的计算研究[J].特种结构，2012（1）.
[6]谭伟.钢箱梁桥抗倾覆稳定性分析[J].城市道桥与防洪，2012（4）.
关键词：公路；钢箱梁桥面板；施工技术
公路施工技术很多，钢箱梁桥面板技术只是其中之一，但是为了使得该技术能够达到最佳的应用效果，有关人员首先对钢桥面板有一个详细的了解，还应该依据公路的具体情况对正交异性钢桥面板进行必要的改进，在此基础上，还需要对试件进行认真的设计以及制造，完成之后，需要进行必要的检验，以便分析出改进措施的效果，其主要是以竖向挠度以及局部应力为评价依据。
1 钢桥面板的构造
对于大跨度悬索桥和斜拉桥，钢箱梁自重约为箱梁自重的1/5～1/6.5。正交异性钢板结构桥面板的自重约为钢筋混凝土桥面板或预制预应力混凝土桥面板自重的1/2～1/3。所以，受自重影响很大的大跨度桥梁，正交异性板铜箱梁是非常有利的结构形式。通常，在钢桥面板上铺装沥青混凝土铺装层，其主要作用是保护钢桥面板和有利于车辆的走行性。近代正交异性钢桥面板的构造细节，由钢面板纵助和横肋组成，且互相垂直。
制造时，全桥分成若干节段在工厂组拼，吊裝后在桥上进行节段间的工地连接。通常所有纵向角焊缝贯通，横隔板与纵向焊缝、纵肋下翼缘相交处切割成弧形缺口与其避开。
2 正交异性钢桥面板构造的改进
钢桥面板作为主梁的上翼缘，同时又直接承受车辆的轮载作用。如上所述，钢桥面板是由面板、纵肋和横助三种薄板件焊接而成，在焊缝交叉处设弧形缺口，其构造细节很复杂。当车辆通过时，轮载在各部件上产生的应力，以及在各部件交叉处产生的局部应力和变形也非常复杂，所以钢桥面板的疲劳问题是设计考虑的重点之一。疲劳裂纹主要产生的部位有纵助与面板之间的肋角焊缝、纵横肋交叉的弧形缺口处，U形肋钢衬垫板对接焊缝处等，其中梁段之间钢桥面板工地接头是抗疲劳最薄弱的部位。
改进后的构造细节，即面板对接采用陶瓷衬垫单面焊双面成型工艺，U形肋采用高强度螺栓对接拼接。通过改进，使得钢桥面板产生裂纹的概率大大减少。并且这种构造很好的避免了工地接头纵向的焊接，极大的调节了钢桥面板的抗疲劳性，同时也不会出现因面板栓拼接而影响到桥面的铺装层施工。
3 公路钢箱梁桥面板试件的设计与制造
钢箱梁桥面板施工技术是公路施工中经常使用的技术，此种技术的应用可以增加公路的稳定性等。但是此种技术的应用对技术性要求比较高，尤其是钢箱梁桥面板阶段彼此之间的连接方式，为了实现连接效果，技术的选择是关键，依据上述的分析与研究，明确技术之后需要对其试件进行设计与制造。设计与制造需要注意的问题如下：当对正交异性钢桥面板的各项性能进行计算分析时，其宽度应该选择纵肋间距。其接头的位置应该选择使用焊接方式来进行连接，需要注意的是面板内侧应该粘贴陶瓷衬垫，所以在焊接时，应该将其U形肋侧壁进行缺口设计，以此确保衬垫可以完全的通过。注意缺口的大小，不能太小，否则会影响施工，但是也不能过大，否则会影响局部应力。
4 实验情况
为了确定箱梁连接效果，因此需要实验检验，以便及时做出调整。其具体的检测内容如下：首先，测点布置，其主要目的是检测面板周围的应力是否均匀的分布，实验人员需要对缺口周围的地方进行详细的集中测定，同时对焊缝周围的测点也需要进行布置，大约布置12个，每个测点还需要粘贴双向应变片，以便测量各个方向上的应力。测点布置是非常重要的工作，测点位置要准确掌握，不仅要对缺口附近进行布置，也需要对焊栓接头位置进行布置。其次，进行疲劳实验，有关人员应该选择待一个试件开展此次实验，焊栓接头的位置主要是进行加载实验，最下荷载为40KN，而最大荷载为90kn，正常情况下需要反复的进行循环，至少要达到200万次。按照有限元方法来进行计算，当在跨中的位置进行40kn的荷载实验时，此时，U形肋下表面与桥梁荷载之间的应力一致，当加载到90kn时，其所产生的应力与活载、恒载等所形成的应力一致，因此选择这个范围作为疲劳试验的加载荷载范围。其次，静载实验，所选择的试件都需要进行静载试验。研究人员选择两种方法来完成此次实验，一方法是在焊接栓接头的位置来进行加载实验，而另一方法就是在跨中的位置完成此次实验。根据有限元计算，当试件跨中作用140kN的荷载时，试件最大应力处（跨中U形肋下表面）的应力达到设计容许应力200MPa，试验中考虑到较实际受力情况更不利的状态，将最大静载加到175kN，为实际轴重力的2.5倍，使试件的最大计算应力达到钢材流动极限的75%。加载等级分四级和五级。
5 试验结果分析
通过上述试验，我们对其各自环节的试验结果进行了分析比对，证明了改进后的正交异性钢桥面板构造的施工技术方法是具有很大可行性的，具体表现在竖向挠度、疲劳强度以及局部应力等三方面。详细的结果分析过程如下所示：（1）竖向挠度。在对各个测点进行试验观测后发现，在不同荷载等级的作用下，所测到的竖向挠度值与预先通过计算后得出的数值几乎相同，表明了该连接技术方法是比较可行的。其中在跨中进行荷载试验时，发现焊接螺栓接头处的竖向挠度要比起对称位置的接头挠度小一些，经过研究分析后得知，这是因为前者除了使用高强度螺栓进行连接，还另外夹了两块拼接板。这就使得腹板的厚度增大了许多，因而增大了焊栓接头的刚度值。（2）疲劳强度。在下限为40kN、上限为90kN（分别为实际轴重力的57%和1.23倍）的疲劳试验荷载作用下，经过200万次后，试件I各部位的挠度与疲劳试验前基本上没有差别，这说明疲劳对试件的刚度几乎没有影响。通过20倍放大镜目测检查，没有发现裂纹，再次经过分级静载试验，结果表明，各测点的应力大小及其与荷载的线性关系同疲劳前一样。可以认为，其抗疲劳性能很好。（3）局部应力。在外加荷载作用下，两个试件的大多数对称测点的实测应力基本对称。当在焊栓接头处加载时，将两个试件的实例应力进行比较，就会发现：试件Ⅱ焊栓接头附近面板上的纵向应力比试件I大，在其他测点，两个试件的实测纵向应力基本上一致；当在跨中加载时，在所有的测点，两个试件的应力都差不多，而且数值很小，与焊栓接头处对称部位的纵向应力和横向应力也与焊栓接头处对应点的纵向应力和横向应力基本一致。
结束语
综上所述，可知对公路钢箱梁桥面板的施工技术进行分析十分必要，因为此种技术已经开始普及，但是传统的箱梁连接工艺都存在着劣势，使得该技术无法发挥出最佳优势。但是如果进行适当的改进，不仅可以避免传统技术的劣势，还能保证连接效果，但是并不是所有的工程都适合应用改进措施，有关人员应该依据功能需求进行改进，改进之后，还应该进行实验，以确保改进措施安全合理可靠。
参考文献
[1]胡光伟，钱振东，黄卫.正交异性钢箱梁桥面第二体系结构优化设计[J].东南大学学报（自然科学版），2001（3）.
[2]魏锋，许冰.大曲率小半径连续弯钢箱梁桥受力性能分析[J].山西建筑，2008（28）.
[3]李莉，舒赣平.小曲率半径曲线钢箱梁桥设计研究[J].建筑结构，2011（S2）.
[4]张慧，杨子江，刘世忠，吴辉.纵向加劲钢箱梁桥的简化分析[J].城市道桥与防洪，2012（1）.
[5]李莉.基于工程设计的小曲率钢箱梁桥的计算研究[J].特种结构，2012（1）.
[6]谭伟.钢箱梁桥抗倾覆稳定性分析[J].城市道桥与防洪，2012（4）.