钢箱梁作为上承式构件,顶板是车轮、二恒直接作用的系统,所以顶板系统通常做的很强劲,顶板系统组成构件。
顶板系统拆分图(顶板透明、加劲肋红色)
1)全桥连续的顶板钢板,板厚根据计算需求确定。下面介绍下各国规范对车行桥正交异性钢桥面板顶板最小厚度要求:
美国规范从1994~2005年的14mm到2017年0.625in(15.8mm);
日本规范自2002年到2017年基本无变化,但研究了大断面U肋构造优化(见下图);
日本新型正交异性板(大断面U肋:对应顶板18mm)
欧洲规范推荐加劲肋腹板间距≤300,顶板厚度≥加劲肋腹板间距/25;邓文中博士推荐顶板厚度≥加劲肋腹板间距/24。
欧洲规范和日本规范对重车道的情况下,顶板厚度予以了不同程度的提高。
中国规范规定顶板厚度不小于14mm(这一规定有对国外规范的比对参考,同时吸收了既有桥梁的经验)。
正交异性板自诞生之日,其疲劳问题、铺装层耐久性问题一直是世界难题。
从国内外规范来看其顶板最小厚度在增厚。这是解决问题的一种思路,即增加桥面板的局部刚度。
解决正交异性板问题的其他更多思路,后续将有专题讨论,此处不赘述。
刚建成的港珠澳大桥钢箱梁顶板厚度采用18mm,张清华老师团队对此进行了大量的理论和试验研究,证明其良好的疲劳性能。当然这与港珠澳大桥定位高,同时处于海盐环境等有关。
基于此,笔者建议钢箱梁顶板厚度不小于16mm,以提高顶板系统的抗疲劳性能,同时保证顶板体系的刚度以保证铺装耐久性。
2)顶板下均匀布置的纵向加劲肋
顶板系统拆分图(顶板红色、加劲肋透明)
3)纵腹板支撑的跨间隔板系统支撑着顶板系统,隔板纵向一定间距均匀布置。
隔板系统支撑着顶板系统示意图
顶板系统要保证桥面板局部刚度,需要很密的纵向加劲肋均匀布置,顶板纵向加劲肋的作用:
a)是连续顶板受力面积的补充,是强度的保证;
b)保证跨中受压顶板的纵向受力局部稳定;
c)保证局部刚度从而保证铺装的耐久性,以及减小支点上方疲劳应力幅。
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知识点:钢箱梁顶板系统
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