鋼簡支梁的新型橋面連續結構抗彎性能試驗研究

摘要：簡支梁橋橋面伸縮縫多,導致行車不舒適,因而多跨簡支梁采取橋面連續的措施被廣泛應用。海南鋪前跨海大橋引橋跨越地震帶,為提高行車舒適性,同時達到強震下保護鋼梁梁體的目的,文章提出受力性能優良、易修復的鋼-STC(super toughness concrete,簡稱STC)輕型組合簡支變橋面連續結構。為探明該簡支梁的新型橋面連續結構的抗彎性能,設計兩種方案,并對兩種方案分別開展負彎矩區足尺模型試驗。結果表明,方案2的裂縫開展集中在螺栓連接帶區域,而方案1螺栓帶STC基本無裂縫發展。從破壞模式看,方案1為U肋受壓屈服,螺栓未剪斷;方案2為螺栓剪斷,U肋未屈服,這意味著在強震下簡支變橋面連續結構可保護鋼箱梁主體結構。通過有限元軟件對試驗進行仿真模擬,計算結果與試驗結果吻合良好。在此基礎上,對兩種橋面連續結構方案進行實橋有限元計算,結果表明,兩種方案均能滿足正常使用極限狀態的使用要求,但方案2中STC層的抗裂安全系數(21.4MPa/19.7MPa=1.09)高于方案1(22.4MPa/22.0MPa=1.02)。通過計算兩個方案的設計彎矩,并與試驗得到的極限抗彎承載力比較,方案1和方案2的承載力系數分別為1.1和1.8,方案2高于方案1。同時計算得到兩個方案的轉角剛度基本持平,均高于原簡支梁設計方案。綜合試驗結果和計算結果,方案2優于方案1,目前該方案已應用于海南鋪前跨海大橋的引橋工程中。