桥面铺装与预制梁结合面剪应力特征

桥面铺装与预制梁结合面剪应力特征

摘要：桥面铺装与预制梁顶面的联结方式对于桥面铺装和预制梁的整体工作性能产生很大影响，结合面的工作性能几乎决定了桥面铺装和预制梁的共同工作性能；使用有限元分析方法以水泥混凝土桥面铺装为例，分析了结合面剪应力的分布特征。 关键词：桥面铺装 结合面 剪应力

中图分类号：tu 文献标识码：a 文章编号：1007-0745（2013）05-0346-01 1 概述

水泥混凝土桥面铺装和预制梁的联结属于新老混凝土的叠合，往往在浇筑水泥混凝土铺装时，预制梁已经预制完成并且已经安装到位很久，水泥混凝土铺装以安装完成好的预制梁作为支撑，完成了整个混凝土的初凝、终凝、收缩徐变、温度梯度和移动荷载作用下的变形。传统的桥梁设计和施工理论认为，桥面铺装是桥梁结构的附属设施，不参与结构受力，无需给与专门的结构设计，而是以工程经验做一些增强和预制梁联结的处理，认为这样就可以达到工程要求。可是由大量的工程实践可以发现，桥面铺装的破坏已经是桥梁病害的重要来源之一，水泥混凝土桥面铺装在各种作用下常常发生与预制梁之间的剥离、推挤和纵向开裂。可以认为，桥面铺装的破坏源于混凝土结合面的破坏，混凝土结合面的破坏源于结合面的开裂产生的滑移，而滑移的产生源于结合面的层间剪应力超过了混凝土结合面的层间抗剪强度。所以，本文以温度梯度作用为例，

借用有限元分析手段来研究水泥混凝土铺装和预制梁结合面的剪应力分布特征，对于工程实践是有指导作用的。

2 水泥混凝土铺装层结合面处理手段对于剪应力的影响 在浇筑水泥混凝土桥面铺装前，常常采用一些施工技术手段来处理预制梁顶面，用以增加层间粘结强度。使用的手段有凿毛清洗、涂抹水泥净浆、涂抹化学粘结剂、预先植入钢筋等手段。这些手段可以不同程度地增强结合面的粘结强度，更重要的是随着粘结强度的不同在相同荷载作用下的结合面剪应力也会发生变化。有工程实验就发现，各种施工技术手段的不同，结合面粘结强度由强到弱依次是结合面预先植入钢筋、凿毛清洗、涂抹水泥净浆、涂抹化学粘结剂。随着粘结强度的不同，结合面发生破坏时的剪应力从大到小依次是预先植入钢筋、凿毛清洗、涂抹水泥净浆、涂抹化学粘结剂，并且，破坏时发生的滑移量是按照上面的顺序从小到大排列的。 3 水泥混凝土铺装层结合面有限元模型

为了找到更详细的结合面剪应力分布特征，我们使用midasfea建立有限元模型，使用程序中提供的界面单元来模拟水泥混凝土铺装层结合面，预制梁采用箱梁截面，有限元模型如图1所示，具体结构尺寸如图2所示。混凝土采用jtgd62-2004规范中的c50混凝土，弹性模量 ，重量密度 ，泊松比 ，热膨胀系数 。加载方式是假设预制梁恒温，桥面铺装升温20t，如图3所示。 4 铺装层结合面纵向剪应力分布特征

通过有限元程序的分析，可以得到桥面铺装结合面纵向剪应力

分布云图，如图4所示。

由图4可以看出，桥面铺装结合面纵向剪应力由跨中向支点是逐渐递增的趋势，在支点附近结合面处的纵向剪应力达到最大。结合面上的纵向剪应力在靠近预置箱梁腹板的位置大，在远离腹板的位置小。剪应力方向关于跨中截面对称。 5 铺装层结合面横向剪应力分布特征

桥面铺装结合面不仅有纵向弯曲，还有横向弯曲，所以还有结合面横向剪应力。通过有限元程序分析可以得到结合面横向剪应力分布云图，如图5所示。

由图5可以得出桥面铺装结合面的横向剪应力分布沿着箱梁横截面中部到箱梁翼板端部是逐渐增大的，最大剪应力出现在桥面铺装边缘处。 6 结论

加强桥面铺装和预制梁结合面的粘结强度对于桥面铺装的工作性能是有利的。桥面铺装的纵向和横向剪应力分布特征都体现出由铺装层中部向边缘递增的趋势，最大纵向、横向剪应力出现在桥面铺装的纵向和横向边缘处。 参考文献：

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[3]罗立峰 钟鸣 黄成造. 水泥混凝土桥面铺装设计方法的研究[j].