防撞護(hù)欄對(duì)承載力的影響分析

田俊　高慧　侯慧芳

摘 要：為了研究防撞護(hù)欄沿橋梁結(jié)構(gòu)的橫向分布以及其對(duì)主梁結(jié)構(gòu)承載力的貢獻(xiàn)。以一座鋼筋混凝土空心板橋荷載試驗(yàn)為依托，研究了防撞護(hù)欄對(duì)主梁結(jié)構(gòu)的影響，建立了有限元模型，并進(jìn)行分析，結(jié)果表明防撞護(hù)欄對(duì)主梁結(jié)構(gòu)的承載能力是有貢獻(xiàn)的，尤其是對(duì)邊板的影響更為明顯。其結(jié)論能為正常的校驗(yàn)系數(shù)提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：荷載試驗(yàn);防撞護(hù)欄;校驗(yàn)系數(shù)

通過(guò)荷載試驗(yàn)得出結(jié)論，在主梁結(jié)構(gòu)承載力組成中防撞護(hù)欄有重要的作用。之前，在板橋的設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般將防撞護(hù)欄等作為二期恒載直接加在主梁結(jié)構(gòu)上，而以往的橋梁案例中由于防撞護(hù)欄與主梁之間較弱的連接使得計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)承載力時(shí)忽略防撞護(hù)欄的作用 ，但是最近十幾年所修建的橋梁結(jié)構(gòu)，尤其在高速公路上修建的橋梁防撞護(hù)欄一般與橋梁結(jié)構(gòu)固結(jié)在一起，對(duì)于這種橋梁結(jié)構(gòu)，如果不考慮防撞護(hù)欄對(duì)主梁結(jié)構(gòu)的影響顯然與實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)的空間受力狀態(tài)不相符。綜上，將防撞護(hù)欄的影響考慮到主梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析與理論計(jì)算中是與其實(shí)際受力狀態(tài)更切合的計(jì)算方法。

一、工程概況

該橋梁是由16m的鋼筋混凝土簡(jiǎn)支空心板的上部結(jié)構(gòu)，10cm厚混凝土現(xiàn)澆層及10cm厚的瀝青混凝土面層的橋面鋪裝組成的;其中：行車道寬為13m，兩側(cè)防撞墻均為0.5m，圖一為空心板梁橋橫斷面圖，圖二為護(hù)欄構(gòu)造圖。

二、結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析計(jì)算

（1）參數(shù)取值

主梁、防護(hù)欄與橋面鋪裝均采用等級(jí)為C30的混凝土，其中彈性模量取值為3.03×104MPa，泊松比的取值為0.167，該結(jié)構(gòu)的容重取值為25。

三、試驗(yàn)工況分析

根據(jù)試驗(yàn)中需進(jìn)行最不利的彎矩值或者變位值測(cè)試的截面進(jìn)行荷載布置，列出如下兩種試驗(yàn)荷載工況，見(jiàn)下表1。

四、布置測(cè)試點(diǎn)

（一）應(yīng)變測(cè)點(diǎn)

于空心板底板部位布置應(yīng)變測(cè)點(diǎn)，圖3所示為主要測(cè)試截面的應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置圖。在每個(gè)測(cè)試的斷面均布設(shè)溫度補(bǔ)償片，其作用是抵消在測(cè)試應(yīng)變（應(yīng)力）中溫度變化對(duì)其造成的影響。

（二）撓度測(cè)點(diǎn)

在空心板的底部位置布設(shè)撓度的測(cè)試點(diǎn)，使用幾點(diǎn)百分表進(jìn)行主梁豎向變位的觀測(cè)。圖4所示為橫橋方向的主梁撓度測(cè)試點(diǎn)布設(shè)示意圖。

五、試驗(yàn)結(jié)果分析

（一）試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

在進(jìn)行有限元模型建立時(shí)，在考慮橋面的鋪裝層對(duì)主梁結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的影響的基礎(chǔ)上進(jìn)行防撞護(hù)欄引起主梁結(jié)構(gòu)承載力不同的計(jì)算分析，換言之，進(jìn)行主梁結(jié)構(gòu)承載力計(jì)算時(shí)應(yīng)當(dāng)將67%的橋面鋪裝層考慮在內(nèi)。

（二）試驗(yàn)結(jié)果分析

采用建立有限元模型的方法對(duì)是否考慮防撞欄對(duì)主梁結(jié)構(gòu)承載力有影響進(jìn)行對(duì)比分析及匯總，可以得出，在中載和偏載作用下，有防撞護(hù)欄時(shí)各板的撓度值和應(yīng)變值都相應(yīng)的減小，并且離防撞護(hù)欄越近的空心板減小的幅度越大。

六、結(jié)語(yǔ)

（一）如果防護(hù)欄與主梁連結(jié)好，防撞護(hù)欄在評(píng)定橋梁承載能力過(guò)程中是不可忽略的。

（二）對(duì)于空心板橋，在計(jì)算承載能力時(shí)考慮防撞護(hù)欄的影響時(shí)，理論計(jì)算應(yīng)變和撓度值均顯著減小，且對(duì)于邊板有較為顯著影響。試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)表明對(duì)于主梁結(jié)構(gòu)的剛度，防撞欄有一定的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 田俊.基于荷載試驗(yàn)的橋梁附屬構(gòu)建工作機(jī)理分析[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2012.