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2.2悬臂板的纵向结构强度验算
我们可以考虑换个角度思考问题,如单独考虑悬臂板参与纵向受力,由于板的厚度过小加上承载能力不足,其纵向一定会发生断裂。考虑到箱梁悬臂板受力的特点可知由于悬臂板的纵向受力可与比邻的腹板共同承担,但计算腹板厚度时不宜超过悬臂根部高度。由于纵向最大弯矩通常均发生在与悬臂板比邻的腹板跨中根部,故计算时受力简图可取脱离体——倒L形截面按T形简支梁验算(见图3)。

图3 悬臂板计算简图

图4 箱梁悬臂侧腹板抗弯配筋简图
恒载考虑悬臂板、腹板、铺装层等重,活载可考虑在脱离体布置的车辆荷载。按简支T形梁进行抗弯及抗剪强度计算,根据计算所得的钢筋全部布设在桥板悬臂根部。
2.3悬臂板的钢筋布置
由于悬臂板在纵向的抗弯能力可由最近的腹板共同承担,则在腹板内需配置能足够承担此弯矩的钢筋骨架或是预应力钢筋,如图4所示。
3、案例
某人行桥采用C40箱梁桥板,跨径12m,计算跨径l=11.4m,设计人群荷载5kN/m2,桥面毛宽3.6m,净宽3.1m,铺装层采用5~7cm厚的混凝土,上铺3cm厚花岗岩,路面作成1.5%纵坡,不设横坡。桥面由2块板组合,宽度180cm,(预制宽度179.5cm,留0.5cm为施工调节裕量),板厚为70cm,两侧设置栏杆,断面尺寸见图5.

图5 某人行桥箱梁桥板
(1)荷载计算
桥面板自重:15.44T(含铰缝及封头缝);桥面花岗岩:1.24T;铺装层4.29T;栏杆:2.4T.每块桥板恒载设计值:g=2.337T/m;活载设计值:q=1.085 T/m.
(2)整体强度验算
按简支梁计算弯矩:M跨中=55.59T.m,按T形梁截面配筋计算需配置14根φ20Ⅱ级钢筋。
(3)左侧悬臂板局部强度验算
悬臂板纵向弯曲强度验算按图3取脱离体按T形截面进行配筋计算(本文右侧悬臂板强度验算及其它验算略)。脱离体荷载计算:脱离体自重:0.395T/m;桥面花岗岩:0.024T/m;铺装层0.18T/m;栏杆:0.2T/m.恒载设计值:g=0.959T/m;活载设计值:q=0.273T/m.
按简支梁计算弯矩:M跨中=20.01T.m,按T形梁截面配筋计算需配置4根φ20Ⅱ级钢筋。钢筋布置如图4所示(其他钢筋未示)。
4、结语
4.1目前通行的悬臂桥板计算由于只考虑了板统一的整体空间结构,而忽视了局部悬臂板受力的不均匀性,特别是忽略了纵向弯曲受力的特点,其受力钢筋往往是均匀布设而不是按受力特点布设,因而是常常会导致悬臂板根部应力集中处发生裂缝。
4.2本文介绍的计算方法系按悬臂板实际受力特点布设受力钢筋,因而在其根部可以避免出现裂缝,并保证了箱梁悬臂板的安全运行。
4.3对于外挑长度超过2.0m的箱形悬臂板,建议对悬臂板加设加劲肋或加斜撑间隔布置,通过加强的加劲肋或斜撑传力,以避免外挑悬臂板在纵向产生过大的弯曲应力。
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