ANSYS有限元模型的桥面铺装应力分析

运用ANSYS有限元软件,对桥面铺装层的应力受油毛毡防水粘结层厚度变化的影响进行分析。通过对三跨等截面混凝土连续箱梁桥进行有限元建模分析,确定桥梁最不利荷载作用位置,并得出粘结层厚度变化的影响情况。结果表明:粘结层与下层沥青铺装间应力随着油毛毡厚度的增加而增大,上下沥青铺装层间及上层沥青铺装层表面的应力则随之减少。     

基于“界面脱黏”的桥梁连续式伸缩缝力学分析

以"界面脱黏"病害为切入点,建立连续式伸缩缝结构有限元模型,在对有限元计算结果进行可靠性论证的基础上,探讨荷载作用位置、伸缩缝铺装与桥面铺装材料的模量比、伸缩缝铺装厚度及宽度、界面摩擦系数、桥端转角对界面法向拉应力的影响。结果表明:不同工况下的界面法向拉应力计算结果均在伸缩缝材料的允许拉应力范围之内,且选择柔性更大、变形协调更好的伸缩缝材料,并选择较厚的伸缩缝铺装、宽度选择45-50 cm,并且将界面进行粗糙化处理可有效地改善应力状态以减缓甚至避免"界面脱黏"病害。在此基础上,得出连续式伸缩缝铺装参数设计方法,为实体工程的设计和施工提供了新思路。     

大跨径水泥混凝土桥梁铺装层力学响应分析

为研究大跨径水泥混凝土桥梁铺装层的力学响应特点,建立水泥混凝土箱梁桥、工字梁桥以及三跨连续梁桥模型,在此基础上对铺装层在桥梁整体结构中所产生的应力应变响应进行分析.采用ABAQUS有限元分析软件,建立了桥梁三维有限元整体模型,分别研究了不同厚度铺装层在各种跨径条件下,在车辆荷载和温度荷载作用下的力学响应.研究结果表明:...     

水泥混凝土桥桥面铺装层受力特性分析

在车辆行车荷载作用下,桥面铺装层的破坏主要有两种形式,即铺装层内部产生较大的剪应力而产生的剪切变形和抗水平剪切能力较差而产生水平方向上的剪切变形。为了探究水泥混凝土桥桥面铺装层的破坏机理,运用ANSYS三维有限元软件计算分析水泥混凝土桥混凝土铺装层的最大剪应力,从水泥混凝土的铺装层厚度、混凝土的弹性模量和行车荷载三个方面出发,研究了对水泥混凝土桥桥面铺装层的受力特性。     

薄层沥青混凝土在桥面铺装中的力学响应

采用ABAQUS有限元分析软件,建立水泥混凝土箱梁桥与工字梁桥三维整体有限元模型,分别研究了不同厚度薄层沥青混凝土铺装层在车辆荷载和温度荷载作用下的力学响应,以及铺装层自重对桥梁结构内力的影响。研究结果表明:在车辆荷载作用下,铺装层厚度由4cm增加至12cm时,箱梁桥与工字梁桥铺装层最大竖向剪应力分别增长了约72%与40%,因此,薄层铺装能够降低层内竖向剪应力水平,有利于缓解车辙病害的发展;在温度荷载作用下,铺装层厚度对层内拉应力及层底剪应力的影响并不明显,力学指标基本处于同一水平;在重力荷载作用下,厚度为4cm的薄层铺装相对于12cm的铺装层能够分别降低箱梁桥桥体内部最大Mises应力及最大主拉应力19.62%与17.70%,而对于工字梁桥而言,能够分别降低应力水平13.79%与10.16%,从而改善了桥梁结构受力状况。可见,薄层沥青混凝土应用于桥面铺装具有良好的力学可行性,在综合考虑环境与材料性能的基础上可在实际工程中推广应用。     

正交异性钢桥面结构对铺装受力的影响及其优化

采用有限元方法建立一座正交异性钢桥面连续梁桥的全桥空间有限元模型;在桥面施加不利车辆荷载,分析桥面板厚度和U型加劲肋厚度等因素对桥面铺装层应力的影响。分析结果表明:横向最大拉应力对铺装层受拉开裂起控制作用;随着桥面板厚度和U肋厚度的增加,桥面铺装层所受的横向最大拉应力有所减小;顶板厚度从12 mm增加至20 mm,铺装层横向最大拉应力从0.62 MPa减小至0.52 MPa,降低16%;U肋厚度从6 mm增加至12 mm,铺装层横向最大拉应力从0.63 MPa减小至0.51 MPa,降低19%。顶板厚度变化和U肋厚度变化与铺装层受力变化均为非线性关系。     

空心板桥梁铺装层受力特性分析

为了研究铺装层厚度、弹性模量和行车荷载对桥面铺装层受力特性的影响,以实际工程为背景,采用有限元软件ANSYS建立了简支空心板桥的有限元分析模型,通过改变桥面铺装层厚度、弹性模量、超载系数和水平荷载,以此来研究简支空心板桥梁铺装层应力分布。分析结果表明,铺装层内应力随铺装层厚度增大而减小,随弹性模量的增大而增大;在弹性范围内,铺装层内应力随超载系数的增大呈线性增长趋势,增大动摩擦系数,剪应力增大最为明显,横桥向和纵桥向最大拉应力基本无变化。     

桥面铺装层间剪应力影响分析

桥面铺装体系的受力较为复杂。运用ANSYS有限元软件建立桥面铺装结构力学模型,对层间剪应力进行计算和分析,结果表明:超载作用对各层间剪应力影响较明显,通过增加沥青铺装面层厚度可达到降低剪应力的目的。     

水泥混凝土桥面沥青铺装层施工厚度控制技术

通过采用有限元计算分析水泥混凝土桥面沥青铺装层厚度变化对铺装层底纵、横向剪应力的影响．提出改善桥面铺装层施工厚度和平整度的施工工艺及分析评价铺装层施工厚度的可靠度计算方法,并通过实体工程的实践检验,取得了良好的施工效果,这对指导混凝土桥面沥青铺装层施工具有一定的借鉴意义。     

水泥混凝土桥面沥青铺装层施工厚度控制技术

通过采用有限元计算分析水泥混凝土桥面沥青铺装层厚度变化对铺装层底纵、横向剪应力的影响,提出改善桥面铺装层施工厚度和平整度的施工工艺及分析评价铺装层施工厚度的可靠度计算方法,并通过实体工程的实践检验,取得了良好的施工效果,这对指导混凝土桥面沥青铺装层施工具有一定的借鉴意义.     

大纵坡钢桥面铺装层底剪应力研究

为研究大纵坡钢桥面铺装层底剪应力计算方法,首先基于ABAQUS软件构建了钢桥面铺装局部三维有限元模型,用以计算铺装层剪应力大小。然后,采用正交设计法和多元回归方法得出大纵坡钢桥面铺装层底最大纵向剪应力回归公式,并对其精度加以验证,同时分析了回归公式中各参数对铺装层底最大纵向剪应力的影响。最后,进一步回归了紧急制动时层底最大纵向剪应力计算公式,并以仁皇山大桥工程为例加以验证。结果表明,大纵坡钢桥面铺装层底最大纵向剪应力随纵坡、铺装层模量和U肋宽度的增大而增大,随钢板厚度和横隔板间距的增大而减小。在大纵坡钢桥面铺装设计中,可通过减小纵坡、铺装层模量、U肋宽度或增大钢板厚度、横隔板间距来减小铺装层底最大剪应力,从而提升铺装层界面的安全性。     

日照非线性温差下桥面铺装层厚度对结构受力影响分析

首先介绍了桥面铺装存在的主要病害及其重要性,鉴于日照非线性温差影响在现有桥面铺装设计理论中无章可循。通过选取不同的桥面铺装层厚度,用有限元模拟升温和降温两种过程,分别对不同桥型关键截面的结构应力变化进行对比分析,得出不同的桥面铺装层厚度对结构应力的影响规律。最后对典型桥型的桥面铺装层厚度的选取提出了合理建议。     

水泥混凝土桥面沥青铺装结构力学性能分析

在水泥混凝土桥的主梁(板)上或防水混凝土层面板上一般需设置柔性防水层,因此桥面铺装结构在力学性能上不同于一般路面结构。采用有限元方法分析了水泥混凝土桥面沥青铺装结构中桥面铺装材料的厚度、模量与泊松比、防水粘结层的厚度和模量以及汽车荷载等因素对桥面铺装结构中防水粘结层最大剪应力指标的影响。     

陕西地区混凝土无伸缩缝桥梁的温度作用及其区划

为研究混凝土无缝桥温度作用取值的地域差异性，对一整体式无缝桥开展了长期温度测试，基于实测数据验证有限元温度场模拟方法的准确性；调研陕西省及周边省份46个国家基准气象站1993~2015年气象数据，对其中缺失太阳辐射数据的站点进行了补充，并将气象站日值数据分解为逐时数据用于温度场分析；利用气象数据进行了23年长期温度场模拟，并基于新西兰规范温度梯度模式，进一步通过广义帕累托模型计算了有效温度和温度梯度作用具有50年重现期的代表值；采用空间插值方法绘制了温度作用等值线地图，并对等值线地图进行简化得到了温度作用分区地图；考虑不同梁高和铺装厚度参数对温度作用模式进行了修正，并最后给出一个分区地图的应用案例，计算了陕西各分区内整体桥的跨径总长限值。研究结果表明:陕西地区有效温度分区地图分布趋势与《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)基本吻合，但关中和陕南部分地区取值较规范更为不利，而对于温度梯度顶部温差，陕北和陕南的大部分地区均超过规范统一取值14 ℃；在梁高小于1.4 m时，不存在新西兰规范温度梯度模式中的等温段，修正后的温度梯度模式能准确反映不同梁高下的温度分布规律；沥青铺装厚度仅对顶部温差影响较大，不同铺装厚度情况下的顶部温差可按线性插值进行修正；整体桥主梁纵向变形量随桥长线性增长，可在自由伸缩变形的基础上通过过引入纵向伸缩量折减系数进行简化计算；桥长可通过考虑升温时的桥台弯曲破坏和降温时的桩低周疲劳破坏进行控制，根据实际合龙温度计算；在提出的3种温度分区中，最优合龙温度下的理论桥长最大值分别为290、240和220 m。      

江阴大桥钢桥面铺装修复实验方案力学分析

课题组对江阴大桥钢桥面铺装修复实桥实验提出两种方案,即浇注加环氧方案和双层环氧方案.针对江阴桥钢桥面铺装修复的浇注加环氧双层铺装方案,在铺装总厚度60 mm不变的情况下,计算分析了铺装上下层不同的厚度组合对铺装层受力的影响.并比较分析了厚度为50 mm和60 mm的双层环氧铺装在车轮荷载下的受力情况.研究结果为局部修复方案的实施提供了理论依据.     

弯桥桥面铺装厚度设计

讨论弯桥设计中由直线构件组成桥面系,各桥面点产生不同厚度铺装的原因。提出用三维坐标桥跨全断面控制设计,将弯桥的平面设计和高程控制同步计算,以便确定桥面的最佳铺装厚度。     

弯桥正做设计中桥面铺装厚度的控制

讨论弯桥设计中由直线构件组成桥面系,各桥面点产生不同厚度铺装的原因。提出用三维坐标桥跨全断面控制设计,将弯桥的平面设计和高程控制同步计算,以便确定桥面的最佳铺装厚度。     

波形腹板钢箱-混凝土箱梁桥的有限元模型修正

为了缩小波形钢腹钢箱-混凝土组合箱梁桥有限元值与实测值之间的偏差，提出了采用响应面法和Fmincon算法相结合的桥梁有限元模型修正方法. 以甘肃景中机场连接线的一座波形钢腹钢箱-混凝土组合箱梁桥为研究对象，首先对其进行静、动载试验，获得其弯曲振动频率、挠度及应变的实测值；其次分别采用实体和板壳模式的有限元建模获得该桥相应的弯曲振动频率、挠度及应变的计算值，通过与实测值对比分析后，选取较为精确的实体模式有限元模型作为修正的初始有限元模型；随后在合理选择设计参数的基础上，通过中心复合试验设计得到相应的结构响应，采用最小二乘法拟合得到结构响应和设计参数之间的二次多项式回归方程，并构造目标响应与相应响应实测值差值的目标函数；最后运用Fmincon算法对目标函数进行迭代计算，获得参数修正值及该桥的基准有限元模型. 研究结果表明:采用响应面法和Fmincon算法相结合的方法对波形钢腹钢箱-混凝土组合箱梁桥的有限元模型进行修正切实可行，具有修正过程简单、计算收敛速度快等特点，计算时间在0.25～0.75 s内，一阶弯曲振动频率相对误差由4.85%依据不同响应组合修正到1.62%～2.91%不等；通过对遗传算法和Fmincon算法的比较发现，Fmincon算法显著提高了模型修正效率，可为实际工程中该类桥梁的有限元建模分析及力学性能分析提供参考.      

钢桥面环氧沥青铺装层动水压力数值仿真分析

针对行车荷载下铺装层表面动水压力对铺装层的影响,研究钢桥面环氧沥青混凝土铺装水损害现象,量化分析行车荷载下钢桥面环氧沥青铺装层的动水压力。采用有限元软件ABAQUS建立轮胎-钢桥面环氧沥青铺装层模型,获取流体计算域中轮胎的形状及尺寸;基于计算流体力学建立钢桥面正交异性板铺装复合有限元模型,采用FLUENT数值仿真轮胎在有水铺装层表面上行驶时产生的动水压力;分析行车速度、水膜厚度、轮胎花纹深度等因素对动水压力的影响,得到动水压力的最不利工况。     

基于疲劳强度理论的超薄桥面铺装层裂缝扩展分析

以断裂力学为基础,借助有限元方法,建立了裂缝扩展的有限元计算模型。采用应力强度因子作为评价指标,分析了在对旧桥面铺装进行加铺时,旧铺装层已存在的裂缝对加铺层的影响;研究了在行车荷载和温度荷载的作用下,不同宽度的裂缝和不同的加铺层厚度对加铺层裂缝扩展的影响。研究表明,低温是引起裂缝扩展的主要因素;随着厚度的增加裂缝尖端的应力强度因子呈下降趋势,对于薄层铺装来讲,则需要较高的抗裂性。