禹门口黄河大桥桥面铺装层受力机理研究

论文摘要

随着我国公路建设的发展,大跨径桥梁桥面铺装已成为公路建设中的一项技术难题。大跨径桥梁桥面铺装取得了一些成功的经验,但桥面铺装的高温车辙、疲劳开裂、层间脱离等病害仍然较严重。我国有许多大跨径桥梁正在建设中或即将建设,大量旧桥桥面铺装需要维修,因此桥面铺装存在的问题迫切需要进一步研究解决,以指导工程实践。本文依托禹门口黄河大桥桥面铺装为工程实践,对大跨径混凝土桥梁桥面铺装进行系统的研究。首先对桥面铺装采用三层次法进行力学分析,以确定铺装层的受力状态及力学性能要求。(1)基于桥面铺装与桥面板连续,且变形协调原则,应用三维有限元法分析满布车辆荷载作用下桥梁结构整体变形对桥面铺装层的作用。(2)进一步运用子模型法对轮载作用下桥面板的局部变形及应变状态进行分析,从而确定桥面板在轮载作用下局部变形对桥面铺装的性能要求,总结在轮载作用下桥面板局部受力状态的分析方法。(3)通过计算局部桥面铺装结构模型,详细分析轮载作用下铺装层结构内部的受力状态,应力应变分布规律,并通过比较试验结果,总结了铺装层结构受力特点,并分析了加强桥面铺装层沥青混凝土抗疲劳性能的必要性。本文的桥面铺装力学分析及试验结论直接运用到桥面铺装工程实践中,也为桥面铺装设计和进一步规范化提供了理论参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外桥面铺装研究状况
• 1.2.1 工程应用与研究方向概况
• 1.2.2 桥面铺装材料方面研究概况
• 1.2.3 桥面铺装力学分析研究概况
• 1.2.4 桥面铺装施工方面研究概况
• 1.3 本论文主要研究内容和技术路线
• 1.3.1 工程背景
• 1.3.2 主要研究内容
• 1.3.3 技术路线
• 第二章 桥面铺装常见破坏类型及原因分析
• 2.1 桥面铺装常见的破坏类型
• 2.1.1 开裂
• 2.1.2 剪切破坏
• 2.1.3 表面变形
• 2.1.4 表面缺陷
• 2.2 桥面铺装破坏原因分析
• 2.2.1 桥面铺装破坏力学分析方面的原因
• 2.2.2 桥面铺装破坏材料与结构设计方面的原因
• 2.2.3 桥面铺装破坏施工方面的原因
• 2.2.4 桥面铺装破坏养护方面的原因
• 2.3 本章小结
• 第三章 全桥结构及铺装层结构计算理论
• 3.1 引言
• 3.1.1 斜拉桥的受力特点
• 3.1.2 斜拉桥几何非线性问题的有限元理论
• 3.2 全桥结构及桥面铺装静力、移动荷载计算基本理论
• 3.2.1 静力分析基本理论
• 3.2.2 移动荷载运动分析基本理论
• 3.2.3 铺装层疲劳分析基本理论
• 第四章 桥面铺装层材料试验研究
• 4.1 沥青混凝土铺装层原材料选择
• 4.2 改性沥青混凝土和SMA 的配合比设计
• 4.3 不同铺装材料复合梁的疲劳性能试验分析
• 4.4 桥面铺装与水泥混凝土桥面板之间剪切试验研究
• 第五章 禹门口大桥全桥及局部铺装层结构计算
• 5.1 全桥模型的建立
• 5.2 局部铺装模型的建立
• 5.2.1 基本假定
• 5.2.2 有限元单元
• 5.2.3 计算参数
• 5.2.4 本章研究思路
• 5.3 最不利荷载位置的确定
• 5.4 局部模型选取及其边界条件合理性的判断分析
• 5.5 铺装层局部受力影响的分析
• 5.5.1 铺装层厚度、荷载变化对铺装层受力影响分析
• 5.5.2 不同模量组合对铺装体系受力的影响
• 5.5.3 铺装层材料摩擦系数对铺装层和桥面板间剪切应力影响分析
• 5.5.4 铺装层的疲劳分析
• 5.6 力学分析及试验研究的工程应用
• 5.6.1 力学分析工程应用
• 5.6.2 粘结层试验工程应用
• 5.6.3 沥青及混凝土性能评价试验工程应用
• 5.7 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要研究结论及创新点
• 6.2 需要进一步深入研究的问题
• 参考文献
• 致谢