摘要：為研究連續T梁伸縮縫構造設計對混凝土拉應力的影響，文章基于Ansys平臺建立了T梁上部結構實體單元有限元模型，探究了不同伸縮縫類型和不同汽車荷載分項系數對混凝土抗拉能力的影響，并從伸縮縫槽口構造措施方面研究了混凝土最大拉應力能需比的變化情況。研究表明：最不利荷載工況下T梁80型伸縮縫處的拉應力達3. 83 MPa，遠大于C50混凝土容許拉應力，而1 60型伸縮縫在減小混凝土的拉應力方面要優于80型伸縮縫;為進一步提高伸縮縫槽口處混凝土抗拉能力，槽口處混凝土應該采取加厚漸變處理。

　　關鍵詞：T型梁;伸縮縫;槽口;混凝土拉應力;構造設計

　　0引言

　　貴州山區地形起伏較大，高速公路采用最廣泛的橋梁形式是多跨連續T梁。伸縮縫是橋梁結構的薄弱位置，在車輛荷載的反復沖擊作用下容易發生槽口混凝土及伸縮裝置的破壞。目前設計T梁通用圖160型伸縮縫處設置了槽口，在伸縮縫處位置做了加強處理;而對于80型伸縮縫通常不做槽口，伸縮縫處也未做加強處理。《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60 - 2015)已經將汽車荷載分項系數(采用車輛荷載計算時)由老規范中的1.4提高到1.8，因此，有必要對T梁80型及160型伸縮縫構造受力情況進行分析，并研究通過優化伸縮縫處梁體構造設計來改善其受力性能。

　　關于橋梁結構中伸縮縫的研究，國內外學者們做了大量相關工作。王建波[1]依據實際工程經驗，探究了模數式伸縮縫和梳齒板式伸縮縫在設計、制造、安裝和后期維護等四個方面的差異性，最后結合不同公路橋梁提出了伸縮縫的選型方案。張煜敏[2]等研究了不同超越概率地震作用下設有伸縮縫裝置和阻尼器裝置的橋梁結構地震響應分布規律，認為橋梁結構設置阻尼伸縮裝置可以減少梁體碰撞，提高結構抗震能力。盛亞鳴[3]基于Recurdyn軟件，利用實驗和數值模擬對比研究了梳齒板伸縮縫在車輪荷載作用下的變形、荷載以及振動噪聲。劉玉華[4]介紹了一種新型無振動無縫伸縮裝置，這種裝置施工方便、強度高、變形小，由小型工字鋼組成。董浩[5]等分析了高速公路伸縮縫常見的病害機理，基于此機理提出了加強日常養護的高精準養護方法和養護管理措施。閆光飛[6]基于LS- DYNA軟件，建立了兩跨簡支梁及伸縮縫有限元模型，探究了不同車速、不同車軸荷載和不同跳車情況下伸縮裝置的位移、受力和疲勞應力變化規律。鄒毓穎[7]等基于RBM160型橋梁伸縮縫，提出了該類伸縮縫在車輛沖擊荷載下的應力計算方法，以此來分析橋梁伸縮縫在循環疲勞荷載作用下的破壞機理。Coelho等[8]統計分析了某地區橋梁伸縮縫的實測變形數據，利用數值模擬方法探究了伸縮縫變形的影響機理及主要原因。Ding等[9]探究了伸縮縫在豎向車輛荷載作用下的沖擊變形，并從數據上給出了詳細說明。陳寶春[10]等采用無縫伸縮縫裝置對某橋梁結構伸縮縫進行了改造研究，認為該伸縮裝置可降低行車噪音，提高行車平順性，同時也可滿足橋梁結構變形要求。上述研究僅從伸縮縫常見病害和破壞機理方面對伸縮縫進行了主要研究，并未考慮開槽后不同伸縮縫裝置和開槽構造對周邊混凝土應力的影響。

　　基于上述研究，本文以貴州山區某高速公路多跨連續T梁橋為例，探究開槽后不同伸縮縫裝置和開槽構造對周邊混凝土拉應力的影響。基于大型通用有限元軟件Ansys建立T梁上部結構實體單元模型，同時結合新舊規范探究了汽車荷載分項系數對混凝土拉應力的影響程度，為同類橋梁伸縮縫的構造設計與選型提供技術參考。

　　主梁采用T型鋼筋混凝土梁，C50混凝土。橫向采用橫隔板連接，橫向單幅由5片T梁組成。主梁標準橫斷面如圖2所示。

　　1.2 有限元模型

　　本文僅研究不同伸縮縫對主梁混凝土應力應變的影響，故此處僅考慮上部結構的影響，并基于Ansys建立上部結構T梁的實體單元模型，利用Solid45單元模擬混凝土。為簡化計算，截取其中1跨連續梁建立有限元模型，其有限元模型如圖3所示。

　　2 伸縮縫構造及工況設置

　　2.1 伸縮縫構造

　　為滿足橋面變形的要求，通常在兩梁端之間、梁端與橋臺之間或橋梁的鉸接位置上設置伸縮縫。要求伸縮縫在平行、垂直于橋梁軸線的兩個方向上，均能自由伸縮，牢固可靠，車輛駛過時應平順、無突跳與噪聲，能防止雨水和垃圾泥土滲入阻塞，安裝、檢查、養護、消除污物都應簡易方便。在設置伸縮縫處，欄桿與橋面鋪裝都要斷開。本文探究兩種伸縮縫裝置，即80型伸縮縫和160型伸縮縫對多跨連續梁混凝土拉應力的影響程度。80型伸縮縫主要用于橋臺處，160型伸縮縫主要用于中間伸縮縫處，兩者區別在于伸縮量的大小不同。兩種伸縮縫裝置的構造分別見圖4、圖5。

　　2.2 工況設置

　　據《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60 - 2015)[11]可知，車輛荷載后軸重力標準值為2x 140 kN，此處為簡化計算，將該荷載由兩個單軸承載，且均分至半幅橋梁結構上，車輛荷載標準值為70 kN。對于T梁而言，車輛荷載沖擊系數取0.3。在進行荷載組合時，按《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60 - 2015)規定汽車荷載的分項系數為1.8(采用車輛荷載計算)，而對于舊規范中汽車荷載的分項系數為1.4(采用車輛荷載計算)。本文據此針對兩種分項系數和兩種伸縮縫裝置設置4種計算工況，如表2所示。

　　3 結果分析

　　伸縮縫放置于相鄰兩T梁形成的槽口處，其相對位置如圖6所示。

　　3.1 應力云圖分析

　　由于主梁具有對稱性，下面僅給出T梁在四個計算工況下槽口端部A點的應力變化云圖(見圖7)，以此從整體上定性分析各伸縮縫對混凝土拉應力的影響。

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