论文题目: 大跨径钢桥面铺装体系力学分析与优化设计
论文类型: 博士论文
论文专业: 道路与铁道工程
作者: 胡光伟
导师: 黄卫
关键词: 大跨径钢桥,沥青混合料,铺装层,正交异性板,粘弹塑性,温度应力,有限元,应力,应变,优化设计,实验桥
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 大跨径钢桥的铺装结构体系通常采用扁平薄壁流线型钢箱梁及薄层沥青混合料铺装层以减轻恒载,提高跨越能力。由于正交异性钢桥面板的结构特异性以及由于沥青混合料的材料特性,在行车荷载和环境温度荷载的作用下,在沥青混合料铺装层表面易出现疲劳开裂和车辙、拥包等病害,严重影响了大跨径钢桥的使用性能。因此,开展对大跨径钢桥铺装结构体系力学分析和设计研究显得十分迫切。本文在对钢桥面铺装结构体系的功能及病害产生原因进行综合分析的基础上,提出铺装结构体系的设计应综合考虑沥青混合料材料特性,行车荷载等级与交通量,沥青铺装层厚度与结构总体强度,正交异性钢桥面板厚度,加劲肋尺寸以及横隔板厚度、间距等。首先对钢桥面铺装层沥青混合料进行试验研究,在试验基础上选择合适的沥青混合料,同时获取沥青混合料的材料特性参数;其次,通过沥青混合料的蠕变试验,建立沥青混合料的粘弹塑性分析模型,对钢桥面铺装层的车辙破坏机理进行研究;在高等级公路沥青路面结构的温度应力研究的基础上,利用二维粘弹性层状理论体系对钢桥面铺装层的温度应力进行了探讨;应用多目标优化分析方法对钢桥面铺装结构体系进行了优化设计,分别给出了铺装层厚度、钢桥面板厚度、横隔板间距、厚度、加劲肋间距及加劲肋刚度等优化值;最后,应用有限单元法对钢桥面铺装结构体系进行局部力学分析,研究了正交异性钢桥面铺装层内应力、应变分布规律以及极限荷载位置,通过改变结构特性、荷载特性以及材料特性,分析了钢桥面铺装层对这些因素的敏感性,得出了大跨径钢桥必须限制超载车辆通过的结论。在力学分析的基础上,多目标优秀设计方法对大跨钢桥的铺装层厚度,正交异性钢桥面板厚度,加劲肋尺寸以及横隔板厚度、间距等进行了优化设计,并提出一种新型的钢桥面铺装层结构——双层铺装。同时,以润扬长江公路大桥试验桥为对象,通过现场实验研究,验证了本文关于钢桥面铺装体系的设计理论。总之,本文在大跨径钢桥面沥青铺装层的力学分析及结构设计方面所做的研究工作,对我国大跨径钢桥铺装结构体系的设计将有重要的参考意义。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 问题的提出和意义
1.3 国内外的研究现状
1.4 主要研究内容、目标、方法
参考文献
第二章 沥青混合料粘弹塑性特性研究
2.1 引言
2.2 工程中常见的沥青混合料力学模型
2.3 沥青混合料蠕变特性分析
2.4 沥青混合料的屈服准则
2.5 沥青混合料粘塑性本构方程及其解法
2.6 数值分析
2.7 本章小结
参考文献
第三章 钢桥面铺装体系局部静力特性分析
3.1 引言
3.2 有限元方法简介
3.3 钢桥桥面铺装体系有限元分析的基本原理
3.4 钢桥面铺装体系有限元分析的基本参数和计算模型
3.5 正交异性钢桥面铺装层受载的局部效应
3.6 钢桥面铺装层控制应力分析
3.7 钢桥面铺装层竖向位移
3.8 车载作用下加劲肋局部挠跨比
3.9 铺装层与钢板的层间最大剪应力
3.10 钢桥面铺装层表面的最大剪应力
3.11 本章小结
参考文献
第四章 钢桥面铺装体系温度应力分析
4.1 引言
4.2 二维弹性层状理论体系下钢桥面铺装层温度应力
4.3 钢桥面铺装体系材料特性参数
4.4 粘弹性理论体系下钢桥面铺装层温度应力
4.5 钢桥面铺装层温度应力计算
4.6 本章小结
参考文献
第五章 钢桥面铺装体系现场实验研究
5.1 引言
5.2 钢桥面铺装层结构双层设计
5.3 润扬长江公路大桥钢桥面铺装试验桥研究
5.4 本章小结
参考文献
第六章 钢桥面铺装体系结构优化分析
6.1 引言
6.2 钢桥面铺装层沥青混合料特性研究
6.3 钢桥面铺装体系结构多目标优化设计
6.4 本章小结
参考文献
第七章 总结
7.1 本文研究的主要成果
7.2 存在和必须解决的几个问题
致谢
作者攻读博士期间发表的文章
发布时间: 2007-06-11
参考文献
- [1].大跨径钢桥面铺装体系动力行为研究[D]. 孙文火.华南理工大学2018
- [2].基于断裂力学的钢桥面铺装层疲劳寿命研究[D]. 林广平.东南大学2006
- [3].钢桥面铺装加速加载实验研究[D]. 杨三强.长安大学2010
- [4].基于使用性能的钢桥面铺装环氧沥青混合料设计研究与疲劳寿命预测[D]. 张顺先.华南理工大学2013
- [5].基于疲劳特性的环氧沥青混合料设计研究[D]. 薛连旭.华南理工大学2011
相关论文
- [1].钢桥面铺装加速加载实验研究[D]. 杨三强.长安大学2010
- [2].正交异性钢箱梁局部稳定分析理论及模型试验研究[D]. 李立峰.湖南大学2005
- [3].大跨径混凝土桥梁沥青桥面铺装技术试验研究[D]. 徐伟.哈尔滨工业大学2002
- [4].滨州黄河公路大桥桥面铺装研究[D]. 高雪池.东南大学2006
标签：大跨径钢桥论文; 沥青混合料论文; 铺装层论文; 正交异性板论文; 粘弹塑性论文; 温度应力论文; 有限元论文; 应力论文; 应变论文; 优化设计论文; 实验桥论文;