大跨径钢箱梁桥面铺装静力分析与试验研究

论文摘要

大跨径钢箱梁桥建设是目前我国桥梁建设的热点。由于正交异性钢桥面板的特殊受力特征对大跨径钢桥桥面铺装提出了更高的要求,大跨径钢桥桥面铺装多采用薄层沥青混合料铺装层,近年来我国建成通车的钢桥面或多或少出现了一些病害。本文通过总结已投入使用钢箱梁桥出现的病害情况,根据病害类型、特征、出现的位置,分析产生病害的原因,提出力学分析指标。根据某大跨径悬索桥钢箱梁结构及拟采用的铺装类型用有限元分析软件ABAQUS进行静力分析。根据力学分析得到的结果,结合以往大跨径钢箱梁桥面铺装力学计算结果,按照该桥拟采用的复合式铺装类型进行铺装层弯曲试验和疲劳试验,以及铺装层与钢板结合件的斜剪试验和疲劳试验。检验拟采用的铺装类型是否满足受力要求。最后提出一些减少大跨径钢桥面铺装病害的方法。得出以下结论:(1)我国钢桥面铺装的主要病害类型有开裂、车辙、脱层或者剥落破坏、剪切滑移破坏等。产生这些病害的原因主要是粘结层抗剪切能力不足,铺筑在正交异性钢桥面板上的沥青混合料抗疲劳性能不足,施工过程中细节问题及重载超载的影响等。(2)大跨径钢箱梁桥面铺装受力主要与局部钢箱梁受力特点有关。最不利受力位置在U型加劲肋、横隔板及腹板附近。根据病害产生的原因选择铺装层顶面纵横向拉应变最大值及铺装层底面纵横向剪应力合力作为力学控制指标。(3)通过试验可得该大跨径悬索桥拟采用的铺装类型具有较好的抗剪切能力和抗疲劳性能。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 铺装材料及结构形式的国内外研究概况
• 1.2.2 力学分析的国内外研究概况
• 1.3 本文研究内容及技术路线
• 2 钢桥面铺装常见病害及病害成因分析
• 2.1 国内外钢桥铺装病害情况
• 2.1.1 国外主要钢桥面铺装层病害
• 2.1.2 国内主要钢桥面铺装层病害
• 2.2 钢桥面铺装病害分类及成因分析
• 2.2.1 纵、横向开裂
• 2.2.2 车辙
• 2.2.3 脱层或者剥落破坏
• 2.2.4 剪切滑移破坏
• 2.2.5 其他病害
• 2.3 本章小结
• 3 局部钢箱梁铺装体系静力分析
• 3.1 大跨径钢桥面铺装力学分析原理与方法
• 3.1.1 力学分析原理
• 3.1.2 计算方法
• 3.1.3 计算机程序的选用
• 3.2 局部钢箱梁铺装体系静力分析计算参数
• 3.3 控制指标的选择
• 3.4 局部钢箱梁模型
• 3.4.1 汽车荷载布置情况
• 3.4.2 局部钢箱梁铺装结构模型
• 3.4.3 网格划分
• 3.4.4 最不利荷载布置
• 3.4.5 荷载组合分析
• 3.5 最不利荷载处的标准实例计算
• 3.6 加水平荷载
• 3.7 重载影响
• 3.7.1 改变等效均布荷载的面积
• 3.7.2 改变等效均布荷载的集度
• 3.8 计算结果综合分析
• 3.9 力学计算敏感性分析
• 3.9.1 改变冷拌树脂沥青混合料层厚度的分析
• 3.9.2 改变SMA 层厚度的分析
• 3.9.3 改变SMA 层模量的分析
• 3.9.4 改变钢板厚度
• 3.9.5 敏感性分析小结
• 3.10 桥面板细部验算和分析
• 4 钢桥面铺装体系试验研究
• 4.1 概述
• 4.2 45°斜剪试验
• 4.3 冷拌树脂沥青混合料+SMA 层复合件弯曲试验
• 4.4 冷拌树脂沥青混合料+SMA 层复合件疲劳试验
• 4.5 带钢板复合件疲劳试验
• 4.5.1 带钢板复合件疲劳试验分析
• 4.5.2 带薄钢板复合件疲劳试验
• 4.5.3 带厚钢板复合件疲劳试验
• 4.6 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 详细摘要