铰缝的破坏机理及其对结构性能的影响

1 概述

在已建成的空心板梁桥中调查发现,在重车荷载作用下,铰缝位置极易发生剪切破坏,进而导致铰缝内混凝土开裂、雨水渗透并腐蚀混凝土、桥面铺装开裂、单板受力的发生,对交通安全造成隐患。

使用彩超检查仪对胎儿进行全面的检查，将探头率调制到2～5MHzo，在检查的过程中应确定胎儿的详细位置以及胎儿的数目，其次对胎儿的身体结构以及心跳速度进行检测[2]，最后对胎儿的头部、手臂、鼻骨、颈部、心跳、腹部、肢体等进行检查。

在空心板梁桥设计初期,计算荷载横向分布系数时,铰接板(梁)法使用比较普遍。铰接板(梁)法是把相邻板之间视为铰接,横向连接部位(铰缝)只传递剪力,无其他受力,是一个理想化的结构。然而在运营过程中,铰缝的实际受力情况并不仅仅是只传递剪力,也包含其他形式的力。虽然国内已有诸多学者对空心板梁桥铰缝损伤进行了研究,但其研究方向主要在铰缝加固施工工艺上[1-3],对铰缝的损伤机理及其荷载传递形式并没有进行深入的研究。因此,为了验证铰缝的实际受力情况,以5块空心板梁为例,通过了解铰接板梁法的设计理论,分析其不足,在此基础上进行计算方法补充,并通过有限元对铰缝的受力破坏机理进行分析。

2 空心板梁桥铰缝的破坏机理

2.1 传统铰接板法[4-5]

2.1.1 基本假定

(1)梁板之间的铰缝仅传递竖向剪力,而不考虑横向弯矩以及拉压应力。

(2)作用在桥跨上的集中荷载,近似地用沿桥跨连续分布的正弦等效荷载来代替。

为了能明确不同去噪方法的去噪效果,本文采用了信噪比(SNR)和均方根误差(RMSE)对去噪方法在微流控芯片上的去噪效果进行判断。信噪比和均方根误差的定义如下:

(3)每块板梁在偏心荷载作用下,只产生竖直位移和转角,而不发生横向弯曲。

2.1.2 铰接板桥的荷载横向分布

η13=P13=P31=1-g3

令：A1表示买方的投资，A2表示卖方的投资；V（A1）表示买方收益，是A1的增函数；C（A2）表示卖方成本，是A2的减函数。

各块板受到的竖向荷载峰值为：

(3)应力集中影响

3号板 P31=g2-g3

4号板 P41=g3-g4

5号板 P51=g4

(1)

列出4个正则方程：

δ11g1+δ12g2+δ13g3+δ14g4+δ1p=0

图1 铰接板荷载传递计算图式

δ21g2+δ22g2+δ23g3+δ24g4+δ2p=0

δ31g1+δ32g2+δ33g3+δ34g4+δ3p=0

δ41g1+δ42g2+δ43g3+δ44g4+δ4p=0

夏目漱石害怕甲野等人嘲笑自己的爱情，陷入一个被世人讨厌的穷困境地。藤尾认为死是最适合的方法，保护自己仅存的自尊。因此，藤尾的死也正确而美丽。“一切都是从银中生长出来的。在银中开放。画得也像银子一样。―花是虞美人草。落款是抱一”。漱石那样执笔于藤尾的死。

(2)

式中：δik—单位力作用在铰缝k时,对铰缝i产生的位移；

δip—外荷载在铰缝i处产生的位移。

从图3可以看出,为了在梁板装配时,铰缝位置内混凝土振捣密实,铰缝的上部开口较大,下部开口则仅有1cm宽,因此,该位置容易出现应力集中,应力集中也会造成铰接缝的受力复杂。

2.1 超声微泡造影剂携RPM对T24细胞增殖的影响 对照组、RPM组和超声微泡造影剂携RPM组3组细胞的生长能力分别为1.065±0.026、0.816±0.021和0.512±0.013，可见，经过RPM和超声微泡造影剂携RPM处理过后的T24细胞生长能力明显下降，其中超声微泡造影剂携RPM组与空白对照组、RPM组存在显著差异(P<0.05)。

图2 梁板间铰接力求解图示

假设单位铰接力作用在板梁中心时梁体挠度为w ,由单位铰接力产生的扭矩引起的转角为α,则根据上述图式板梁左边挠度可表示为板梁右侧挠度可表示为那么现在可以表示出所有δik和δip,即：

δ1p=-w

将式(2)求得的所有系数δik和δip代入方程组就可解得唯一解gi,即可求得pi1。

(2)铰缝内混凝土受拉压导致铰接缝破坏

坐标η1i即为：

η11=P11=P11=1-g1

η12=P12=P21=1-g2

铰接板法认为各片梁之间只传递竖向剪力,在正弦荷载作用下,各条铰缝内只产生正弦铰接力,即各片梁之间传递的正弦分布的剪力。为了方便研究,在跨中截取单位长度的梁体进行铰接力计算,用正弦铰接力的峰值gi表示板间传递的剪力。铰接板桥具有n条板梁就有n-1条铰缝,每条铰缝传递的铰接力就构成了n-1个未知数,以5块梁板为例,假设1号梁受到单位正弦荷载作用,从跨中取单位长度梁体做受力分析,荷载传递计算图式如图1所示。

11月27日，中国人民银行、银保监会、证监会联手发布《关于完善系统重要性金融机构监管的指导意见》（下称《意见》）——此举借鉴了金融稳定理事会（FSB）的经验，意在吸取2008年全球金融危机的主要教训，防范系统性风险。据了解，《意见》曾在2018年4月前后小范围征求意见，于9月的中央全面深化改革委员会第四次会议上获审议通过。

η14=P14=P41=1-g4

η15=P15=P51=1-g5

(3)

由式(3)即可作出1号梁的荷载横向分布影响线。其他几片梁的横向分布影响线可以采用相同的方法求出。

2.2 铰接板梁法补充

在传统铰接板理论中,认为铰缝是一种只传递剪力,而不承受弯矩的一种理想状态下的铰,忽略了横向弯矩m(x)、纵向剪力t(x)和法向力 n(x)的影响。但是,从目前高速空心板梁桥的运营情况来看,铰缝破坏较为普遍,仅仅计算铰缝的受剪承载力是不够的,还需要考虑其他受力情况,因此在铰缝设计时,还需考虑其他因素：

把铰缝作为理想铰处理,只传递剪力,但事实上铰缝承受的不只是剪力,同时还受到拉弯、拉压的作用。

空心板梁桥在现场装配时,通过连接钢筋将空心板与铰缝混凝土较好地连接在一起,有些小铰缝内甚至没有连接钢筋,但由于混凝土自身材料特性,决定了其抗拉能力过低,在汽车荷载作用下,铰缝内混凝土与空心板连接不稳定,且空心板为旧混凝土,而铰缝为现浇新混凝土,两者容易产生接触面开裂,导致横向连接失效,进而引发单板受力等病害的产生。

如何理解新内涵？需要我们从历史角度出发，以国际视野科学分析标准化发展动态，研判全球化背景下标准化未来发展趋势，同时，结合当下标准化工作国情，明确标准化的功能定位、地位作用和目标任务。而国情即是：党的十九大作出了“我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段”的重要论述，若要高质量提升、必须标准先行。结合当下标准化重点工作，要求全面实施新标准化法、推进标准体系建设、加快标准国际化进程和突出标准联通共建“一带一路”行动计划等新的建设内容。新时代的标准化工作有新视野、新蓝图和新理念，理解和践行新时代背景下标准及标准化的新内涵就是对其内涵的延伸和现代诠释。

由以上可知荷载pi1与挠度成正比关系,由位移互等定理可知：Pi1=P1i

(1)新旧混凝土连接面失效

(3)采用技能竞赛激励法：为更进一步的提高学习的动力，可以将课程的学习与结构力学及结构竞赛紧密结合。把学科竞赛的内容搬到日常的课堂教学中，提高学生的动手能力。

图3 铰缝受力图式

从图3可以看出,铰缝除竖向剪力外,在横向弯矩作用下还呈现底面受拉、顶面受压的应力状态,其第一主拉应力方向有一定角度,其方向与铰缝本身的构造形式以及所受荷载有关。铰接板理论偏重铰缝受剪,忽略铰缝传递的弯矩,在进行受力分析的时候,只考虑铰接缝传递剪力时的情况,但实际情况下剪力只是铰接缝受力的一个方面,铰缝同时还受到拉力、压力等作用力,处于复合受力状态下。

我们都希望孩子以后能勇敢维护自己的权益，而不是软弱。但这种培养不是来自让他自己打回去，而是让他看到，家长是如何合理又坚决地维护他的权益的。制止其他孩子对他的侵害，不允许其他人欺负他，抢他的东西，这是家长首先要给孩子做的榜样，之后他才可能学会如何勇敢地为自己奋斗。

2号板 P21=g1-g2

利用力的平移原理将铰接力平移到板梁中心,这样铰接力就转化成一个集中力和一个扭矩,其他系数通过图2所示计算图式可以求得：

3 铰缝受力有限元分析

3.1 模型建立

本次计算模型选取5块计算跨径16m的预应力空心板梁,利用通用有限元软件ANSYS建立模型[6-7],其中空心板梁和铰缝混凝土采用实体单元Solid45进行模拟,边界条件为两端简支约束,计算横向分布时普通钢筋和预应力钢束都不考虑,材料特性如表1所示。

表1 材料特性值

单元强度弹性模量(MPa)泊松比质量密度(kg/m3)空心板C50345000.16672600铰缝C50330000.16672400

有限元模型如图4所示。

图4 空心板梁桥有限元模型

为验证模型的正确性,取集中力P=1kN分别作用在各主梁的跨中截面中心线位置处,记录下不同工况下各片主梁的跨中挠度值,并用每次荷载工况下每片主梁的挠度值比上各片主梁挠度值的总和,即可以得到相应的影响线竖标值。由于结构具有对称性,故只列出1#～3#梁的荷载横向分布影响线[8-9],如图5所示。

在谈及企业发展时，庹明珠笃定的言语中流露出些许骄傲，在他看来，所有努力的背后，并不仅仅是晟图机械的自豪，而是关乎整个中国民族企业的自豪。据他介绍，如今晟图机械所取得的成就无关幸运，而源自十几年前的一句承诺。

图5 各主梁横向分布影响线

从图5可以发现,有限元计算结果与理论计算结果较为接近,表明所建立的有限元法计算模型是正确的,可以用来揭示预应力空心板法的横向受力特征,并能反应一定的横向分布规律。

3.2 空心板梁桥铰缝实际受力情况分析

为更能反映铰缝位置的实际受力情况,我们提取铰缝横断面下缘节点在1/2偏载作用下的实际受力大小进行分析,分别绘出各铰缝该节点处的第一主应力、横向应力、纵向应力沿桥跨方向的应力分布曲线,如图6所示。

从图6可以看出,各铰缝的第一主应力在车轮荷载作用处有应力突变,最高达到0.6MPa,且在此工况下,各铰缝的应力分布走势基本相同,而且可以看出从铰缝一到铰缝五在桥跨纵向同一位置处应力值依次减小,符合铰缝的横向传递规律；铰缝位置的横向正应力(即第一主应力沿X方向的应力分量)同样在1#铰缝的车轮作用处出现了应力突变,其他各条铰缝的横向正应力相对平均；铰缝位置的纵向正应力沿桥跨纵向变化情况可以看出,1#铰缝纵向正应力的峰值最高达到-1.6MPa,且各铰缝的纵向正应力主要表现为以压应力为主。在偏载作用下,铰缝位置应力影响较为显著,荷载通过铰缝传递至相邻板处,对于直接作用偏载的空心板铰缝来讲,承受荷载最大。对比不同铰缝同种应力沿桥跨的变化表明,荷载传递趋势大体相同,铰缝处受力情况主要以顶板混凝土受压、底板处混凝土受拉为主,伴随有剪力、拉力复合作用。

图6 各铰缝应力分量沿桥跨变化图

4 铰缝损伤对结构性能的影响

为充分了解铰缝的损伤机理及其损伤给桥梁结构带来的影响趋势,我们通过仅耦合铰缝与空心板梁上表面重合节点的3个方向平动自由度来模拟铰缝损伤。通过五种不同的铰缝损伤情况来模拟五种铰缝损伤程度,观测其在1/2偏载作用下,不同损伤程度时各梁板跨中挠度值变化。统计如表2～表3所示：

1.2.4 评价标准 生长发育评价根据2006 年WHO推荐的Z 评分进行评价：年龄别体质量(WAZ)<-2为低体质量；年龄别身长(HAZ)<-2 为生长迟缓。按照世界卫生组织和联合国儿童基金会推荐的标准，6～59个月龄儿童贫血的诊断标准为Hb<110 g/L。

表2 铰缝不同损伤程度下各梁板的竖向挠度值

损伤程度竖向挠度值(mm)1#梁板2#梁板3#梁板4#梁板5#梁板铰缝完好4.8784.6624.4284.2204.0621#铰缝损伤7.1914.0543.8553.6743.5351#、2#铰缝损伤8.2495.9102.7782.7052.6521#、2#、3#铰缝损伤8.6796.2713.5311.8931.916铰缝全部损伤8.8686.3863.6052.1941.248

表3 铰缝不同损伤程度下各梁板间的相对挠度差

损伤程度相对挠度差|Δh|(mm)1#、2#梁间2#、3#梁间3#、4#梁间4#、5#梁板间铰缝完好0.2160.2340.2080.1581#铰缝损伤3.1370.1990.1810.1391#、2#铰缝损伤2.3393.1320.0730.0531#、2#、3#铰缝损伤2.4082.741.6380.023铰缝全部损伤2.4822.7811.4110.946

图7 铰缝不同损伤程度下的各梁板竖向挠度值

通过以上分析可以看出,铰缝在完好情况下,各梁板的竖向挠度值以及相邻梁板间的挠度差变化比较平均,没有突变的现象；在1#铰缝损伤的情况下,1#梁板的竖向挠度较大,且1#、2#梁板间的竖向挠度差也较大,而其他梁板的挠度变化相对比较平均,且挠度差较小,说明1#铰缝损伤对其相邻梁板的受力影响较大；在1#、2#铰缝同时损伤的情况下,1#、2#梁板的挠度值比仅1#铰缝损伤情况下的挠度值大很多,说明当2条铰缝同时损伤时,空心板梁桥整体受力性能降低,且从图7可以看出,在铰缝不同损伤程度时,各梁板的挠度变化曲线均会出现一个突变值,说明铰缝损伤对其相邻的两块梁板受力影响较大,对其他铰缝完好位置的梁板影响较小；在4条铰缝全部损伤的情况下,可以看出梁板间的竖向挠度值依次降低,且相对其他铰缝损伤情况,挠度变化值较大,相邻梁板间的挠度差相对其他损伤情况也较大,说明5块梁板不能按照横向分配系数分担受力。

图8 不同损伤程度下各梁板荷载横向分布影响线

从图8可以看出,随着铰缝的损伤程度逐渐加大,各梁板的荷载横向分布系数与铰缝完好情况下相差甚远,说明各梁板在该工况下分摊的力与铰缝完好时各梁板分摊的力也不一样；在铰缝完全损伤时,1#梁板的荷载横向分布系数值达到了0.398,而在铰缝完好情况下,1#梁板的荷载横向分布系数值为0.219,两者严重不符,这也说明了随着铰缝损伤程度的加大,空心板桥梁整体受力性能逐渐降低,各梁板不能分摊到该工况下应当承担的力。长此以往,在汽车超载情况下,梁板势必会发展成单板受力的状态,导致梁底产生裂缝、桥面铺装开裂、渗水等病害的出现,进而导致桥梁的使用寿命降低,为行车安全埋下隐患。

根据高等职业教育学校护理专业学生的培养目标,以及招生现状,校内实训基地的建设显得尤为重要。在临床实践中,专任教师能够对比校内实训基地与临床的异同、环境设置是否合理、实训设备是否改进,用以指导实训中心的建设与不断完善,最终达到技能学习由基础技术过渡到专科技术再转变为职业能力的递进式培养目标。

5 结论

根据以上分析,空心板梁桥在铰缝顶面承受车轮荷载作用处,各项应力值均较大,出现了应力突变,当汽车荷载作用在桥梁跨中时,各项应力值达到最大,这也说明了铰缝内混凝土在跨中位置更容易出现脱落病害。通过有限元分析,空心板梁桥在车辆荷载作用下,铰缝位置以受弯、剪为主,并伴随拉、压应力的产生,这与传统铰接板设计理论中只考虑剪力的说法不完全相符,还需考虑铰缝内混凝土与空心板连接面失效、铰缝混凝土受拉压导致的破坏、应力集中等潜在因素。通过有限元耦合不同铰缝位置来模拟铰缝损伤程度,分析结果表明,在偏载作用下,随着铰缝损伤程度的增加,各梁板的实际受力情况与铰缝完好时的受力情况相差甚远,铰缝损伤越严重,梁板的竖向挠度值越大,相邻梁板间的挠度差也越大,在汽车超载作用下,更容易发生单板受力病害。

“这也是七兵堂这个名称的来历，最初是由我们7名退役特种兵发起创立。”谢清森告诉记者，“其实2008年到2010年，是我们企业最为艰难的时候，那时《保安服务管理条例》还未颁布，有很多业务就只能等着条例颁布后才能做，当年一些老员工陆续离职，我也很心痛。”

参考文献

[1] 赵慧芳. 铰接板梁桥加固时单板受力原因及加固方法[J]. 科协论坛(下半月),2007(6).

[2] 于天来，江阿兰. 桥梁结构检测与加固技术[M]. 哈尔滨:东北林业大学出版社,2004.

[3] 江祥林，易汉斌，俞博. 体外预应力加固桥梁技术与工程实例[M]. 北京：北京人民交通出版社,2013.

[4] 刘晨光. 预制空心板体系梁桥横向接缝设计方法研究[D]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学,2012：25-38.

[5] 李均进. 新型空心板结构受力分析[J]. 西安：长安大学.2012.

[6] 赵曼,王新敏,赵雅克. 板梁桥“单板受力”的数值分析[J]. 中国安全科学学报,2004(11)：28-32,1.

[7] 博弈创作室. ANSYS7.0基础教程与实例详解[M]. 北京：中国水利水电出版社,2005.

[8] 贺栓海,谢仁物. 公路桥梁荷载横向分布计算方法[M]. 北京：人民交通出版社,1996：56-68.

[9] 穆永江. 简支空心板桥的荷载横向分布特性研究[D]. 长春：吉林大学,2012.10.