大跨径正交异性钢箱梁桥面铺装复合梁疲劳试验研究

论文摘要

钢桥面铺装作为大跨径桥梁建设的一项关键技术,是近几年来国内外的一个研究热点。疲劳破坏是钢桥面铺装层最主要的破坏形式之一。本文在回顾钢桥面铺装研究的基础上,结合国内外大跨径钢桥面铺装工程的疲劳破坏现象,指出传统的疲劳试验方法对钢桥面铺装研究的局限性,从钢桥面铺装层特殊的受力特性出发,以广州珠江黄埔大桥钢箱梁桥面铺装实体工程为背景,以复合梁试验为载体,探索研究钢桥面铺装结构新型疲劳试验方法。本文首先总结了正交异性钢桥面铺装的结构特点及其使用过程中的问题,并介绍了钢桥面铺装结构疲劳性能国内外研究状况,指出了传统疲劳试验方法的不足,在此基础上提出了本文的研究内容及技术路线。以此为基础,本文采用大型有限元分析软件ANSAYS,建立广州珠江黄埔大桥力学分析模型,对其进行局部受力特性分析,为设计复合梁等效模型奠定理论基础。本文将车轮荷载作用下的正交异性钢桥面铺装结构的局部效应转化为简支复合梁,借鉴部分共同作用理论,建立了新型钢桥面铺装复合梁模型。在此基础上,参考国内外复合梁试验研究情况,设计制作了复合梁试验模型,并结合广州珠江黄埔大桥工程实际情况,确定了试验荷载控制方式与加载频率。最后,论文对钢桥面铺装的不同结构组合方案进行了复合梁试验,重点研究两种环氧沥青混凝土铺装和改性SMA铺装的疲劳性能,结果表明环氧沥青混凝土铺装最终为广州珠江黄埔大桥推荐最佳铺装方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 大跨径钢箱梁桥面铺装概述
• 1.1.1 大跨径钢箱梁桥面铺装的特点
• 1.1.2 钢桥面铺装典型结构形式
• 1.1.3 大跨径钢箱梁桥面铺装的常见病害
• 1.1.4 钢桥面铺装需要解决的主要问题
• 1.2 沥青混合料疲劳性能研究现状
• 1.3 钢桥面铺装疲劳特点和研究现状
• 1.4 本文的研究内容和技术路线
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 技术路线
• 第二章 正交异性钢桥面铺装体系局部受力特性
• 2.1 正交异性钢桥面铺装模型
• 2.1.1 模型描述
• 2.1.2 车轮荷载
• 2.1.3 两种简化模型对比
• 2.2 最不利荷载位分析
• 2.2.1 横向最不利荷载位
• 2.2.2 纵向最不利荷载位
• 2.3 小结
• 第三章 正交异性钢箱梁桥面铺装复合梁理论模型
• 3.1 钢桥面铺装的局部受力特性的初步等效
• 3.2 层间接触状态对复合梁模型的影响
• 3.2.1 理想粘结状态下的复合梁模型
• 3.2.2 层间滑移状态下的复合梁模型
• 3.3 两种模型比较分析
• 3.4 小结
• 第四章 正交异性钢桥面铺装复合梁疲劳试验研究
• 4.1 复合梁试件的设计与制作
• 4.1.1 复合梁模型设计
• 4.1.2 复合梁试件制作
• 4.2 复合梁疲劳试验设计
• 4.2.1 试验模式的确定
• 4.2.2 加载力的选取
• 4.2.3 加载频率的选取
• 4.2.4 定义疲劳破坏标准
• 4.2.5 试验设备
• 4.3 小结
• 第五章 广州珠江黄埔大桥钢桥面铺装复合梁疲劳试验研究
• 5.1 广州珠江黄埔大桥桥面铺装不同结构组合方案复合梁疲劳试验研究
• 5.1.1 广州珠江黄埔大桥钢桥面铺装初选结构组合方案
• 5.1.2 广州珠江黄埔大桥钢桥面铺不同结构组合方案复合梁试验研究
• 5.2 不同荷载、温度条件下钢桥面铺装复合梁疲劳试验研究
• 5.2.1 不同荷载条件下钢桥面铺装层的疲劳性能研究
• 5.2.2 不同温度下铺装结构疲劳性能研究
• 5.3 广州珠江黄埔大桥不同结构组合方案技术经济分析
• 5.4 广州珠江黄埔大桥结构组合方案优选
• 5.5 小结
• 主要结论及进一步研究设想
• 1 主要结论
• 2 进一步研究设想
• 参考文献
• 公开发表的论文
• 致谢