[发明专利]半整体无缝桥梁搭板的内力计算和设计方法

说明书

本发明涉及一种半整体式无缝桥梁搭板的内力计算和设计方法，其是在传统有缝桥梁搭板内力计算的理论基础上，考虑了在温变荷载等作用下近台端的搭板（4）与主梁（6）连接处受到主梁伸缩、梁端弯曲变形等作用因素而提出的针对半整体式无缝桥梁的搭板内力计算的一种修正方法。通过此计算方法可将半整体式桥梁的搭板内力计算转化为简支梁进行计算。另外，通过参数查表的形式，使搭板设计过程更为简单，大大减少了搭板内力的计算难度，更适用于实际工程应用。简支梁修正法对桥头搭板的设计理论进行了补充，为半整体式桥梁搭板的设计提供建议和参考。

技术领域：

本发明涉及一种半整体式无缝桥梁搭板的内力计算和设计方法，适用于半整体式无缝桥梁搭板的内力计算和设计，属于桥梁工程领域。

技术背景：

随着我国经济的飞速发展，桥梁的破坏日趋严重给国民经济造成了很大损失。造成这一情况的主要原因有伸缩装置的破坏。在国外，这种情况同样普遍。然而新兴起的半整体式无缝桥梁能够有效解决这一问题，其通过取消主梁梁端与桥台之间的伸缩装置等能够达到吸收主梁传递至桥头处的伸缩变形，即主梁与桥头搭板直接或通过桥台间接联系在一起，主梁在受到荷载、温变等作用时会引起搭板端的附加内力。相比有缝桥梁的主梁和搭板是分别独立简支于桥台之上，两者之间互不联系互不干扰。故无缝桥梁中，桥头搭板除了受到汽车荷载、人群荷载、铺装层和搭板自重等竖向荷载外，还会受到主梁传递至搭板端部的荷载。当桥梁受外界荷载和温变的作用较大时，则主梁传递至搭板端部的荷载不可忽略。然而目前，关于如何计算半整体式无缝桥梁搭板内力效应，在国内外还没有相关理论计算公式。

若作用荷载作用较小时，搭板内力计算可近似按照有缝桥梁的搭板计算方法计算，也即简支梁法；若荷载作用较大，则有缝桥梁搭板的内力计算方法不适用于无缝桥梁。故如何评估无缝桥梁主梁传递至搭板端部荷载大小，传统搭板设计方法在无缝桥中的适应性及提出适用于无缝桥梁的搭板计算方法是研究无缝桥梁中的一重要课题。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是在既有搭板内力计算方法的基础上提出适用于半整体桥梁的搭板的内力计算和设计方法，并且使得桥梁设计既安全又经济，能够为半整体式无缝桥梁搭板设计提供较精确的建议。

本发明半整体式无缝桥梁搭板的内力计算和设计方法，也即简支梁修正法，其特征在于：包括引入范围在0～1内的参数α和大于1的参数β对搭板实际长度进行修正，即通过修正系数α和β分别把弹性地基对搭板的支撑作用和主梁对搭板端部的水平力作用转化为搭板长度的修正上，从而将半整体桥梁搭板的内力计算转化为等效的简支梁搭板模型进行计算。

进一步的，在有缝桥梁搭板受力模型计算的控制弯矩上引入的长度修正系数α是一个二元一次方程的解，此方程如下：

式中：M_P为集中力P作用下，搭板的控制弯矩值；

M_q为均布荷载q作用下，搭板的控制弯矩值；

P为作用在搭板上的集中力；

l为搭板长度(m)；

此方程是在对简支梁受力模型计算的控制弯矩引入等效长度修正系数后，两者取等而得。

进一步的，提取与α最相关且最敏感的四个参数，即搭板混凝土编号、搭板长度、搭板厚度以及后台土竖向基床系数；各初参工程实际中常取值如下：混凝土标号：C30、C35、C40、C45、C50；搭板长度：4m、5m、6m、7m、8m；搭板厚度：0.2m、0.25m、0.3m、0.35m、0.4m；台后土竖向基床系数：10000KN/m3、20000KN/m3、30000KN/m3、40000KN/m3、50000KN/m3、60000KN/m3；根据工程实际常用的初参值，排列多种参数组合，由各参数组合求得不同的α值。