李沁泉

湖南發(fā)通路橋集團(tuán)有限公司 湖南郴州 423000

無梁板橋已經(jīng)有了很多年的應(yīng)用歷史，此種橋梁的上部結(jié)構(gòu)高度相對較小，給橋下留有較大空間，能夠大大減小總體的橋長。同時(shí)其具有較強(qiáng)的整體性和適應(yīng)性，應(yīng)用上較靈活，并且施工模板相對簡單。正是由于無梁板橋具有這些特點(diǎn)，將其應(yīng)用于小半徑彎橋施工方面非常適合凈空受限條件下的橋梁建設(shè)。

1 案例基本情況概述

某橋梁位于平曲線半徑R=25m 的彎道上，橋梁所跨河道水面寬度為37m，在洪水期該位置作為泄洪通道，所以為了避免水位上漲而影響正常通行，需要橋下具有較大的過水?dāng)嗝妫Y(jié)構(gòu)建筑高度保持在0．7m 之內(nèi)。橋梁寬度方向主要包括三部分，分別為：人行道（3m 寬）、機(jī)動(dòng)車道（10．2m 寬）、人行道（3m 寬），上部采取55cm 等厚實(shí)心板設(shè)置，下部采取的是柱式墩，采取的是鉆孔灌注樁基礎(chǔ)[1]。

2 有限元計(jì)算模型建立

2.1 模型單元的設(shè)置

為了確保所建立的模型可以更加準(zhǔn)確的反映出橋體受力情況，在進(jìn)行有限元模型建立過程中一定要充分考量到不同部位的特點(diǎn)。對于上部的無梁板來說，可以利用空間實(shí)體單元對其模擬；對于橋樁和柱來說，可以利用空間梁單元對其模擬；對于橋臺位置橡膠支座來說，可以利用彈簧單元對其模擬。

2.2 確定相應(yīng)的邊界條件

在確定模型相應(yīng)邊界條件時(shí)，一定要確保其符合實(shí)際橋梁載荷要求，對其進(jìn)行有效約束，同時(shí)要充分考量到支座彈簧剛度方面的要求以及地基土對于樁基彈簧約束剛度情況。

2.3 基本工況載荷的確定

為了全面驗(yàn)證橋梁的受力情況，要按照具體的設(shè)計(jì)需求針對關(guān)鍵控制面（主要包括支點(diǎn)、跨中點(diǎn)、4 分點(diǎn)）添加相應(yīng)載荷，主要包括：恒載荷、汽車載荷、人群載荷、溫度梯度以及沉降等，按照這些載荷組合最不利狀態(tài)對不同控制面加載。為了能夠更加明確無梁板小半徑彎橋受力特點(diǎn)，分別針對不同載荷實(shí)施單項(xiàng)加載。

3 計(jì)算結(jié)果分析

3.1 無梁板變形以及應(yīng)力結(jié)果分析

第一，對于極小半徑彎橋來說，其最顯著的特點(diǎn)之一就是內(nèi)外弧受力具有非常大的差異，但是絕大部分小半徑彎橋都應(yīng)用在城市的匝道橋方面，一般情況下橋面寬度都在10m 之內(nèi)，底板寬度主要在6m 之內(nèi)，所以在具體應(yīng)用過程中，斷面配筋設(shè)計(jì)時(shí)沒有明顯體現(xiàn)出內(nèi)外弧鋼筋布置的差異，只要設(shè)置相應(yīng)的偏載增加系數(shù)就能夠得到內(nèi)力控制截面配筋。對于本例來說，無梁板橋的橋面寬度（16．2m）和底板寬度（14．2m）都比較大，如果還是采取均設(shè)鋼筋的模式一定會(huì)引發(fā)外側(cè)某些受拉鋼筋應(yīng)力較高而內(nèi)部受拉鋼筋應(yīng)力相對較低的情況，所以對于斷面內(nèi)外受力差異進(jìn)行分析是非常必要的。

第二，主要以恒載作用下無梁板變形、應(yīng)力分布情況來體現(xiàn)此方面的差異情況。受到恒載作用邊跨無梁板發(fā)生了比較大的變形（超過了2．5cm）從外向內(nèi)變形逐漸下降，斷面的內(nèi)外側(cè)變形具有非常顯著的區(qū)別。

第三，將以上對于無梁板斷面受力分析情況作為基礎(chǔ)，在小半徑彎橋設(shè)計(jì)過程中要按照不同控制斷面在最不利載荷情況下應(yīng)力計(jì)算結(jié)果為依據(jù)，對于內(nèi)外部單位寬度斷面實(shí)施應(yīng)力積分就能夠獲取內(nèi)外部單位寬度的總體內(nèi)力情況，以橫截面內(nèi)外弧的差異特性為依據(jù)來獲取縱向受力配筋的情況[2]。

第四，為了保證無梁板橋的穩(wěn)定性，不但要順著縱向進(jìn)行受力主筋的配置，同時(shí)也要加強(qiáng)無梁板的橫向受力，特別是加強(qiáng)固結(jié)墩位置以及端橫梁的橫向受力情況。在固結(jié)墩位置無梁板橋表現(xiàn)出非常明顯的梁體受力特性，具體就是指支點(diǎn)位置上緣的拉應(yīng)力較大（超過5MPa），橫梁跨中位置受到較大拉應(yīng)力，而下緣則受到較大的壓應(yīng)力。所以在對橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要明確橫梁最差工況截面，對其進(jìn)行暗梁方式配筋。

3.2 無梁板剛度計(jì)算結(jié)果分析

對于無梁板橋來說，因?yàn)槠淞焊吆涂缍缺戎迪鄬^小，所以一定要重點(diǎn)關(guān)注其剛度情況，要確保其符合標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)也要明確其梁體是否有必要設(shè)置預(yù)拱度，在設(shè)置預(yù)拱度的情況下要如何進(jìn)行橫向設(shè)置等等。

第一，對于活載單獨(dú)作用情況下的剛度進(jìn)行分析，在活載單獨(dú)作用情況下，上部無梁板最大豎向發(fā)生了0．92cm 的變形，在考慮長期效應(yīng)的影響下，能夠得到活載撓度為0．92×1．425（長期撓度系數(shù)）=1．31cm＜L/600=2．2cm，表明上部剛度符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求[3]。

第二，在充分考慮到長期效應(yīng)影響的情況下，按照荷載頻域效應(yīng)能夠可以確定長期撓度為4．66cm＞L/1600=0．8cm，所以要進(jìn)行預(yù)拱度的設(shè)置。一般情況下在進(jìn)行預(yù)拱度設(shè)置時(shí)，要根據(jù)結(jié)構(gòu)自重+50%可變載荷頻遇值進(jìn)行長期撓度值計(jì)算，將其進(jìn)行反向設(shè)置即可。按照此種方式能夠獲取該橋最大預(yù)拱度設(shè)置為4．2cm。需要注意的是，因?yàn)榇藰驅(qū)儆跇O小半徑（R=25m）彎橋，所以預(yù)拱度設(shè)置和常規(guī)直橋有所差異，所以在同個(gè)徑向橫截面順著徑向不同位置需要設(shè)置不同的預(yù)拱度值。

4 結(jié)語

無梁板橋是最為重要的橋梁型式之一，但是目前還缺少其在小半徑彎橋方面應(yīng)用的深入研究。本文主要以某橋梁為例通過有限元分析其變形、應(yīng)力、剛度等方面的內(nèi)容，表明其可以有效應(yīng)用在小半徑彎橋當(dāng)中。通過本文的介紹能夠?qū)︻愃茦蛄汗こ虘?yīng)用提供相應(yīng)參考和幫助，對于推動(dòng)無梁板橋應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)意義。