对于模数支撑式桥梁伸缩缝,我国公路桥梁伸缩装置规范要求结构各部件安全、可靠、耐久,且伸缩阻力小、伸缩变位均匀(单元--偏差在士2 mm以内)以及各方向错位在一定范围内。然而,由于设计、施工、车辆超载甚至结构构造等多方面的原因,大位移伸缩装置常在投人运营后不久就出现工作异常。例如:江阴长江公路大桥在运营3年后就多次发生了支撑梁与承载箱连接的上下支座脱落及支撑梁外包滑板损坏等病害香港青马大桥、润扬长江大桥等大位移模数式伸缩装置也出现了伸缩单元不均匀工作的现象。为提高伸缩装置的使用寿命,确保结构安全运营,国内外学者从伸缩装置的设计、施工安装、构件疲劳等方面进行了研究,指出了管理维护方面的不足,提出了伸缩缝破损状况及疲劳寿命的评估方法。
某两跨连续分离式钢箱梁悬索桥主跨1650 m,边跨578 m,钢箱梁连续长度2 228 m。大桥北锚和南塔处的加劲梁端部分别设置了两道大移模数式伸缩装置,型号分别为DS2160和DS2240,即伸缩量分别为2 160 mm和2 240 mm,每道伸缩装置长11. 5 m。由于主桥采用了分离式钢箱梁结构,左右两幅的伸缩缝也只能做成分离式,从而使得伸缩装置横桥向的长度相对较小。为使伸缩装置中心梁的伸缩滑移更加均匀,伸缩装置采用了带导梁的旋转梁控制系统。
桥梁建设中使用伸缩缝是为了满足桥面变形需要并使车辆平稳通过桥面,随着我国高等级公路和城市高架桥建设事业的快速发展,大位移桥梁得到突破性发展,则要求有结构合理、大位移量的桥梁伸缩装置来适应这一发展的需要。模数式伸缩缝结构简单、安装方便,被广泛应用于桥梁结构中。但它也存在一定的问题,如在重车辆载荷的反复作用卜就可能出现疲劳破坏、横向及竖向变位的适应性不足等现象,不利于产品的改进与完善。
运用解析理论与数值分析方法对桥梁大位移伸缩缝冲击系数与中梁--竖向位移进行研究。据达朗贝尔原理建立中梁振动方程,运用MATLAB中simulink进行数值求解,研究车速V、缝宽B、弹性支承刚度K、中梁截面惯性矩I对冲击系数DAF与中梁--竖向位移D影响,为大位移桥梁伸缩缝的设计和研发提供理论依据。 大位移桥梁伸缩缝结构简图。主要由边梁、中梁、横梁、支承箱等组成。理论上,梁被当做连续支撑无限长梁体系;而实际处理中,常常将其看成有限长简支梁,当计算长度取得足够长时,这样处理可以获得令人满意的效果。因此整个模型中的中梁和横梁采用Euler梁模型。