钢桥桥面铺装层温度场分布特征

钢桥桥面铺装层早期破坏一直是一个世界性难题,高温是造成钢桥桥面铺装早期破坏的一个主要因素。如果掌握钢桥桥面铺装层温度分布规律,便能选择适合钢桥桥面铺装层温度特点的铺装材料,从而能够推迟早期破坏的发生。基于这一目的,本文以傅立叶传热定律为理论基础,根据气象部门提供气象资料,运用有限元手段,对钢桥桥面铺装层温度场温度分布特征进行了系统研究,分析了钢桥桥面铺装层温度分布规律。研究后发现,钢桥面铺装层内温度场变化与路面温度场变化并不相同,较路面温度变化更为剧烈,温度条件更为苛刻。由此可以得出结论：道路温度场理论并不完全适合钢桥桥面铺装层,在进行钢桥桥面铺装层设计时,不能按照当前普遍采用的设计方法,简单地按照路面设计方法进行设计。在钢桥桥面铺装设计中,更应注意高温问题。     

钢纤维混凝土桥面铺装层的细观应力破坏分析

基于复合材料力学和线弹性断裂力学,简化了桥面铺装层及桥面板体系的力学模型,建立了修正的剪滞控制方程组.将模型裂缝区及远场的应力、位移条件合理转换为所建立计算模式的求解边界条件,进而得到了桥面铺装层和桥面板各子层的位移分布函数.运用能量法则,考虑温度效应对桥面铺装层的影响,得到了桥面铺装层破坏应力的解析解.运用该计算模式对某桥桥面铺装层的破坏进行了仿真分析,证实了该方法的适用性.     

移动荷载下钢桥面铺装表面拉应力粘弹性分析

正交异性钢桥面铺装体系的受力复杂,铺装表面承受较大的弯拉应力。沥青铺装层具有明显的粘弹性特征,其应力应变与时间、温度的关系密切。钢桥面铺装使用的荷载与温度条件相对恶劣,因此采用粘弹性材料模型,利用试验数据计算得到的材料计算参数,对钢桥面沥青铺装表面的拉应力进行了粘弹性有限元计算分析,相关结论供铺装设计进行参考。     

桥面沥青铺装温度场的特性及预估模型

为了揭示桥面铺装温度场的分布特性并建立预估模型,测试道路和桥面沥青铺装的温度场并进行对比分析。在夏季高温期和冬季低温期实测温度场,收集或计算气温、风速、湿度和太阳辐射等气象要素,对比分析实测温度场,揭示桥面铺装温度场的分布特性;采用统计分析方法,建立桥面铺装夏季日最高温度和冬季日最低温度的预估模型。研究结果表明:桥面铺装温度与气温几乎呈同步周期性变化;与道路铺装相比,桥面铺装的夏季日最高温度高1.4℃(3cm处)、日温差大2.2℃;路表、距路表3cm和7cm处的冬季日最低温度分别高3.3℃、1.8℃和0.9℃,冬季日温差分别小2.0℃、2.2℃和2.1℃;建立了以气温、太阳辐射、风速与湿度为变量的桥面铺装夏季日最高温度和冬季日最低温度预估模型,与LTPP和SHRP模型相比,该模型在预估桥面铺装温度场时具有更好的精度。     

钢桥桥面铺装层的温度场分布特征

针对钢桥桥面铺装层早期破坏这一世界性难题,以傅立叶传热定律为理论基础,根据气象部门提供的气象资料,运用有限元手段,对钢桥桥面铺装层温度场的温度分布特征进行了系统研究,分析了钢桥桥面铺装层的温度分布规律.结果表明:在相同气候条件下,钢桥桥面铺装层的最高温度远高于道路,并且钢桥桥面铺装层的高温作用时间长,温度波动大,正负梯度转化快,不同深度处最高温度的温度滞后现象不明显;钢桥桥面铺装层内的温度场变化较路面更为剧烈,温度条件更为苛刻.因此,在钢桥桥面铺装设计中,铺装层的高温问题应当引起足够重视.     

基于抗剪性能的混凝土桥沥青铺装设计方法

采用三维有限元方法,对不同混凝土桥型桥面铺装在实测荷载作用下的受力状态进行系统的力学分析,确定不同桥型的临界荷位.从抗剪角度提出进行铺装结构设计时可采用的力学控制指标、桥面铺装层混合料抗剪参数标准以及桥面铺装设计流程,并给出桥面铺装结构组合设计原则或建议.基于此,从铺装层结构设计和材料设计角度提出了七种桥面铺装层结构或材料组合方案,并在申嘉湖高速公路四个混凝土桥梁上铺筑试验段.从目前观测结果看,所有方案均表现出良好的性能.     

温度荷载作用下连续箱梁桥桥面铺装的应力分析

针对连续梁桥的混凝土桥面铺装层,建立了三维有限元计算模型,对温度荷载作用下桥面铺装层进行了应力计算和分析.分析结果表明,在温度荷载作用下,随着降温幅度的增加,混凝土铺装层内各应力最大值均呈单调上升趋势,各应力最大值增幅均较大.相关结论可为混凝土桥面铺装的设计和施工提供参考.     

润扬大桥南汊悬索桥桥面铺装在竖向荷载静力作用下的力学分析

介绍了一种整体局部模型的分析方法对钢桥面铺装进行力学研究,即分别建立整桥、局部梁段、正交异性板桥面铺装的三维有限元模型,通过边界条件的设置,将整桥力学分析的结果移植到正交异性板桥面铺装模型中.研究结果表明,考虑悬索桥桥型特点计算的铺装层最大纵向拉应力比以往局部模型的计算结果大12.6%左右,这是由于悬索桥主梁和桥面铺装活载挠度大于一般连续梁桥的结构特点所致.桥面铺装力学分析方法能较为准确地反映桥面铺装在整桥力学环境下的受力特点.     

水泥混凝土桥面沥青铺装层厚度的研究

通过对常见防水层材料和层间结合料进行直剪试验,采用弹性层状体系理论,对水泥混凝土桥桥面层间剪应力进行了力学计算与分析,并结合防水层、平整度、施工工艺和车辙指标的要求,提出了桥面沥青铺装厚度的计算方法,在此研究基础上,推荐了桥面铺装结构与厚度范围.     

钢桥面沥青铺装层疲劳损伤分析与车辆轴载换算

采用力学近似方法,对钢桥面沥青混合料铺装层在循环荷载作用下的力学行为和疲劳损伤特性进行了理论分析.采用粘弹性损伤模型的能量转换方法对钢桥面沥青混合料铺装层应力场、应变场及损伤场分布状况进行研究.依据钢桥面沥青混合料铺装体系复合结构的应力场、应变场和损伤场在疲劳过程中的动态演变规律以及疲劳裂缝的形成机理,推导出钢桥面沥青铺装层疲劳性能方程和车辆轴载换算公式.结合南京长江第二大桥钢桥面铺装工程,应用所建立的疲劳性能方程以及轴载换算公式对钢桥面铺装层使用寿命进行预测.     

桥面铺装对中小跨径桥自振频率的影响分析

为了对桥梁结构计算中是否需要考虑桥面铺装质量对桥梁结构自振频率的影响进行分析,以曲线连续梁桥为对象,采用空间梁单元建立动力分析模型,通过模型桥的实测与计算结果对比分析,验证了空间梁单元模型是可行可靠的。基于现场曲线桥,对实桥进行自振频率实测,与此同时,分别建立4种有限元模型来讨论桥面铺装、护栏质量和尺寸对自振频率值的影响,通过现场实测与4种模型计算的自振频率值得比对分析,表明：模拟考虑的越精确,计算结果与实测结果越接近,但计算工作量大;以精确模拟计算结果为参照,裸梁的计算更接近。针对新建桥,不考虑铺装质量的结果更加合理,在设计计算中往往考虑桥面铺装的质量,却不考虑其对截面几何特性的影响是偏不利的。     

大跨度桥梁桥面铺装温度效应仿真分析

针对环境温度变化对桥面铺装层受力的影响,提出了一些计算假定.以某高墩大跨连续刚构桥为研究对象,分析了温度变化对铺装层受力的影响.用整体温度变化来模拟年温差的影响,采用有限元的方法计算出温度变化引起的主梁挠度,拟合成挠度曲线,并由微元体的平衡条件导出了铺装层应力和层间剪应力的计算公式并得出相应的应力值;用局部温度变化来模拟昼夜温差的影响,采用先整体后局部的分析方法计算出铺装层内的应力.计算结果表明:在整体温度变化作用下铺装层的应力因其材料不同而异;在局部温度变化作用下铺装层内的应力受铺装层与主梁间的温差影响较大.     

混凝土桥沥青铺装层力学计算分析

桥面铺装是桥面行车体系重要组成部分,由于桥面铺装的受力模式不同于一般的沥青路面,沿用原力学计算方法不能较准确地揭示桥面铺装的真实受力状态。文章将桥面系和沥青混凝土铺装层作为统一的力学计算体系,研究了桥面铺装体系的力学特性和分布变化规律,为桥面铺装层体系设计和选材提供理论依据,达到改善铺装层受力和延长铺装层使用寿命的目的。     

大跨径钢桥面铺装理论与设计的研究进展

大跨径钢桥面铺装理论与设计是大跨径钢桥建设的关键之一，桥面铺装是桥梁行车体系的重要组成部分。本文综述评价了近10年来该方面的研究进展，内容包括：大跨径钢桥桥面结构演化、正交异性钢桥面力学特性的研究、材料研究和钢桥面铺装体系研究等方面，并对进一步研究提出一些建议。     

桥面防滑薄层弹性环氧胶黏剂的研究

针对桥面铺装结构较厚,且容易出现病害等问题,对桥面铺装材料力学性能进行分析,提出了一种桥面环氧薄层结构,并进行了防滑薄层弹性环氧胶黏剂的开发.通过对增韧剂、稀释剂和固化剂的研究、选择及配方优化,制得了一种性能良好的防滑薄层弹性环氧胶黏剂.通过拉伸测试可知,其拉伸强度可达21MPa,断裂伸长率达50%.同时其与混凝土粘接强度可达2.5MPa,且热相容性通过.试验结果表明,桥面防滑薄层弹性环氧胶黏剂综合性能优异,适用于桥面铺装工程.     

钢纤维增强混凝土桥面铺装层的破坏分析

借鉴复合材料力学的分析方法,对桥面板和桥面铺装层组合体系建立一种分层剪滞模型,并结合线弹性断裂力学,研究了混凝土公路桥中钢纤维混凝土桥面铺装层的破坏机理,同时考虑了温度改变对铺装层破坏应力或破坏弯矩的影响.通过分析和比较,证实了本文模型和方法的正确性和可行性.本文为混凝土公路桥中桥面铺装层的破坏分析提供了一种新的研究途径和方法.     

桥面铺装防水粘结层的技术经济性

防水粘结层在桥面铺装结构体系中起着至关重要的作用.目前,高速公路工程中常用的桥面防水粘结层的材料有:高粘度改性沥青、普通改性沥青和环氧沥青等.通过直接拉伸试验比较了不同桥面铺装粘结防水层的粘结强度;并比较了不同材料的经济性.结果表明,高黏度改性沥青的粘结强度比普通SBS改性沥青提高1倍左右,价格适中,能够广泛推广应用.研究成果对桥面铺装工程的设计与施工具有重要的指导意义.     

桥面构造及铺装层对正交异性钢桥面板力学性能的影响

为研究桥面细部构造和桥面铺装对正交异性钢桥面板力学性能的影响,确定合理的构造,以梯形及矩形截面形状的纵向加劲肋与多种缺口形式的横隔板相组合形成正交异性钢桥面板结构体系,并铺设不同厚度、不同弹性模量的沥青混凝土铺装层,建立相应的有限元实体模型进行加载,分析纵向加劲肋截面形状、横隔板缺口形式及铺装层弹性模量和厚度对正交异性钢桥面板力学性能的影响规律。结果表明:加劲肋上口间距越小,改善桥面板受力性能越明显,其中加劲肋B(梯形加劲肋侧板与底板采用圆弧连接)受力性能较好,且用料少;缺口Ⅰ、缺口Ⅲ的应力集中情况好于缺口Ⅱ,因此应合理选用缺口Ⅰ和缺口Ⅲ,但缺口Ⅲ需要优化;顶板与纵向加劲肋连接处应力高,为力学性能敏感区域;铺装层弹性模量增加,钢桥面板最大主应力减小,铺装层厚度增加,钢桥面板和沥青表面最大主应力均减小,因此铺装层弹性模量与厚度要综合设计,以使钢桥面板受力性能最优。