基于弹性力学的钢桥面铺装层应力分析

针对钢箱梁桥面易发生破损和开裂的问题,基于二维弹性力学理论,推导出常温下汽车荷载作用下钢箱梁桥面铺装层应力分布的解析表达式.以广东马房大桥的超高韧性混凝土(STC)桥面铺装新体系为例,分析了STC铺装层厚度和箱梁横隔板尺寸对桥面铺装应力和变形的影响.与文献值、有限元解以及现场实测数据进行对比,证明了本文分析模型与计算方...     

实桥加载下钢桥面超高性能混凝土铺装力学响应

为获取钢桥面超高性能混凝土铺装真实力学响应情况,对上海市同济路钢桥进行现场加载试验,分析铺装层在静载、动载以及运营期下的应变响应特征。结果表明,静载下铺装层最大拉应变在U型肋侧边上方铺装层顶,纵向距横隔板0.25 m处,方向为横向,值为25.1×10^-6;动载下铺装层的动态响应特征与钢桥沥青铺装的特征不同,超高性能混凝土铺装仅拉应变随加载速度增加而减小,且应变动态响应曲线具有3种波形,并随速度增加呈现3类变化特征;运营期铺装层拉应变极值明显大于静载结果,但动态响应特征与动载结果一致。     

实桥加载下钢桥面沥青铺装层应变动态响应

为获取钢桥面沥青铺装结构的实际力学响应情况,对上海市昌吉东路大桥进行梁式桥实桥加载试验,分析了沥青铺装层(沥青玛蹄脂与环氧沥青混合料)不同层位在匀速、刹车动载作用下的纵横向应变,研究表明,路表处应变最大,为最易破坏部位;同一测点应变在匀速及刹车时具有相同的响应状态;纵向动态应变具有压拉交替及波动特性,横向动态应变仅具有波动性;动态应变随深度、车速增大及轴重减小而呈减小趋势;同一层位横向应变大于纵向应变,且前者幅值较后者对影响因素更为敏感;动态应变及其幅值对轴重、车速的敏感程度均自上而下减小;动载瞬间应变与静载应变间差异视层位不同而异.结果可为后续钢桥面铺装结构设计及材料选择提供参考.     

胶粉改性沥青桥面防水层铺装结构黏弹性力学分析

胶粉改性沥青桥面防水层具有抗高低温性能好、抗施工损伤特性好、具有与沥青混凝土铺装层和水泥混凝土桥面板黏结性能好、环保等优点,利用黏弹性力学原理对设有胶粉改性沥青防水层的铺装结构进行受力特性分析,研究了防水层厚度、桥面铺装层厚度对桥面铺装结构抗剪性能的影响,并与室内试验结果进行了对比,结果符合良好.分析结果表明:随防水层厚度增加,最大剪应力值τmax会增大;随沥青混凝土铺装层厚度增加,τmax呈现先减小后增大趋势.沥青混凝土面层的厚度为13 cm时产生的τmax值最小.     

钢桥面铺装的力学分析及病害预防措施

桥面铺装的破坏是高等级公路桥梁最为常见的破坏形式之一,如何提高桥面铺装的使用寿命成了桥梁工程中重要的课题。针对实际情况,文章分别对桥面铺装层和粘结层进行力学分析,探明桥面铺装层和粘结层破坏的原因,由此提出相应的预防破坏措施,为实际工程提供了理论依据。     

排水性沥青混合料桥面铺装设计及应用研究

排水性桥面铺装以排水性沥青混合料作为面层,下设防水粘结层,利用混合料内部连通空隙形成排水路径,具有迅速排水功能,减少水雾的产生,提升行车安全性等特点。本文通过排水性沥青混合料性能试验研究、配合比设计、性能验证等研究,为G316两徽高速公路任庄大桥排水性沥青混合料桥面铺装的设计及应用提供技术指导。     

环氧沥青混凝土在大跨径钢桥面铺装中的应用

大跨径钢桥面铺装是大跨径桥梁建设中的难点，本文研究环氧沥青混凝土应用于钢桥面的铺装技术，包括材料组成设计，粘结层强度，混合材料料特性和路用性能，钢板与铺装层复合梁抗疲劳性能，环氧沥青混合料生产和摊铺等方面，研究表明环氧沥青混凝土是优良的钢桥面铺装材料，研究成果首次在南京长江第二大桥上的成功应用，为我国大跨径钢桥桥面铺装提供了新的铺装类型，有广阔的应用前景。     

沥青混合料黏弹性裂纹扩展

采用Schapery提出的局部衰坏区模型,推导了沥青混合料宏观裂缝稳定扩展阶段开裂速率的简单力学表达式.首先利用裂纹扩展3个基本方程控制裂缝在沥青混合料中的扩展行为,再采用修正Burgers力学模型来准确模拟沥青混合料黏弹性能,通过对黏弹性张开位移和断裂能判据的合理简化,推导出了沥青混合料宏观裂纹稳定扩展的瞬时开裂速率与应力强度因子的关系.然后利用推导出的裂纹扩展速率公式预测了沥青砂浆板拉伸开裂速率,并与试验结果对比.结果显示:理论预测的沥青砂浆开裂速率与试验实测值在裂缝稳定扩展阶段吻合较好;沥青混合料的断裂行为具有时间相关性,其开裂速率随裂缝长度的增加或者应力水平的提高而增大.     

桥面铺装层力学响应的有限元分析

应用有限元软件ABAQUS,建立桥面铺装动力分析三维有限元模型,分析上下层铺装厚度、层间接触状态、水平力、铺装材料等因素对桥面铺装层受力控制指标的影响规律。结果表明:面层最大拉应力峰值随铺装上层厚度的增大而不断增大;与完全连续的层间接触状态相比,不完全连续状态下的铺装层力学控制指标均有不同幅度的增长,其中铺装表面拉应力峰值增幅最大;水平力对铺装表面拉应力和表面弯沉影响很小,而铺装层间剪应力随水平力的增大而不断增大;不同的铺装材料对铺装层力学控制指标具有较大的影响,提高铺装材料的强度可有效降低铺装层的力学响应量。     

钢桥面复合铺装结构的大比例模型试验

在钢桥面板与沥青铺装层之间设置轻质混凝土层,组成了一种新型钢桥面复合铺装体系。为研究这种新型铺装体系的力学特性,制备了大比例模型试件,实测了不同车位下钢桥面及铺装结构的力学响应。结果表明：钢桥面板最大横向拉应力为90MPa,而设置加劲肋后最大拉应力降至为43MPa,即设置加劲肋有利于改善钢桥面板的受力。浇筑轻质混凝土铺装层后,钢桥面板顶板和加劲肋底板的应力峰值、位移都降低,最大应力降幅达48%,最大位移降幅达18%,而且钢桥面板中的应力分布也更加均匀。作为铺装结构,轻质混凝土铺装层也与桥面板共同参与结构受力,使得桥面铺装体系的结构刚度得到提高。     

基于使用性能的钢桥面铺装环氧沥青混凝土设计

针对钢桥面铺装环氧沥青混凝土使用中出现的问题,分析了现有设计理论和方法的不足,采用改进的密断级配CAVF方法来提高环氧沥青混凝土的抗滑性能;基于断裂力学和能量法原理,提出以冲击韧性作为环氧沥青混凝土疲劳性能的评价指标,采用剩余劲度模量比来反映环氧沥青混凝土的疲劳性能,并通过试验建立起冲击韧性和剩余劲度模量比之间的关系.研究结果表明:采用CAVF方法设计的环氧沥青混凝土的抗滑性能明显改善;冲击韧性和疲劳性能之间有良好的线性相关性,采用冲击韧性能够有效地评价环氧沥青混凝土的疲劳性能.     

钢桥面板加劲肋焊缝位置热点应力数值分析

采用8节点单元和20节点单元分别建立钢桥面板U肋焊接部位的有限元分析模型,分析不同单元尺寸划分对模型分析精度的影响,对比两种模型计算差异,并分析不同热点应力取值方法的区别.分析结果表明,随着单元尺寸的减小,顶板表面弯曲应力增大,板厚方向弯曲应力增大.相对而言,20节点单元模型计算结果更容易收敛,对于8节点单元模型建议设置8层单元,20节点单元模型建议设置4层单元.在热点应力的取值方法中,表面外推法结果稳定,表面以下1 mm应力法结果受单元尺寸的影响.     

外百渡桥钢桥面板的疲劳计算分析

以上海市外白渡桥大修工程为实例,利用轴载谱加载,以Miner线性积伤准则计算细节疲劳寿命,对大修方案设计中拟采用的钢桥面板体系进行疲劳验算,以确定现有设计能否满足使用功能要求,并根据计算结果优化结构设计.     

沥青路面剪应力粘弹性响应分析

对典型沥青路面结构建立了粘弹性三维有限元模型,分析了半正弦荷载作用下路面结构内剪应力粘弹性响应的变化规律,并研究了温度、深度等因素对剪应力的影响.结果表明在半正弦荷载作用的末期,路面结构承受的剪应力由正向变为反向,在循环荷载作用下,路面结构承受正向和反向剪应力的重复作用,剪应力和剪应变随深度先增加后减小.在同一深度,剪应力随温度的增加而减小,但剪应变随温度的增加而增加.     

正交异性钢桥面系的多目标正交设计

文章将正交异性钢桥面板和铺装层作为桥面系整体进行多目标正交设计,以桥面板刚度、铺装层表面最大拉应变和桥面系自重为设计目标,应用功效函数法将多目标设计化为单目标设计,通过正交分析法找到最佳结构参数组合,以提高桥面板刚度、改善铺装层的受力和减轻桥面系的重量。文中选择的设计变量范围覆盖了目前常用的桥面系结构参数值,设计结果具有一定的应用参考价值。     

泰普克改性沥青SMA研究及其在钢桥面的应用

结合广州内环钢桥面铺装工程，对泰普克改性沥青SMA的各项路用性能进行了试验研究。结果表明：其各项性能指标达标，且在钢箱梁桥面铺装的使用效果良好。     

大纵坡小半径钢桥面沥青铺装设计研究

钢桥面铺装是一项世界性难题,特别是一些特殊桥梁,对桥面铺装提出了更高的要求.为此分析了大纵坡、小半径钢桥面铺装的施工特点和使用要求,提出了有针对性的树脂沥青组合体系(ERS)钢桥面铺装解决方案.ERS钢桥面铺装主要由环氧黏结碎石层(EBCL)防水抗滑黏结层、树脂沥青混凝土(RA05)整体化层和沥青玛蹄脂碎石(SMA)表面功能层组成,各层功能明确.室内试验结果表明,ERS钢桥面铺装具有较高的强度、良好的变形能力和施工和易性.该方案在杭州湾大桥海中平台匝道桥成功应用,解决了大纵坡、小半径钢桥面铺装的技术难题,具有较好的推广应用前景.     

浅析沥青混凝土桥面铺装早期病害

桥面铺装的早期损坏已成为影响道路使用功能的发挥和诱发交通事故的一大病害。文章分析了沥青混凝土桥面铺装早期病害的形成,同时指出加快对沥青混凝土桥面铺装的进一步研究,从根本上解决桥面铺装早期损坏问题。