桥面铺装非线性瞬态温度场分析

桥面温度场属于非线性瞬态温度场,其微分方程难于求得解析解。该文通过对进入桥面的对流换热、太阳辐射及辐射换热等方面进行全面分析,采用有限元按平面问题进行了瞬态温度场的计算,并与实测结果比较,结果表明,在正确掌握边界条件、桥面材料特性参数及本地区气候条件的情况下,能够可靠地计算出不同位置、不同时间桥面结构的温度分布,并进行温度应力的计算。     

混凝土箱梁桥面铺装结构温度场有限元分析

该文针对桥面结构的简化模型,利用傅里叶传热定律建立桥面铺装结构体系温度场的二维计算模型,根据当地气象条件确定边界条件及初始条件,采用ABAQUS 有限元软件求解,建立了一种桥面铺装层温度场的数值计算方法.通过计算得出桥面结构的温度分布及变化情况,并求出了桥面结构不同部位的变温速率.在正确掌握气象条件及材料的热物性参数条件下,采用该方法,可以为混凝土箱梁沥青桥面铺装结构温度应力和抗裂等进行计算分析,方便地预测其二维温度场.     

钢桥桥面铺装结构温度场分布的回归分析

以新建钢桁架桥的沥青桥面铺装结构为研究对象进行温度场的实测,根据夏季高温季节和冬季低温季节对铺装结构温度场的实测结果,研究了温度场的分布规律,分析了温度造成钢桥面铺装结构破坏的原因,并对钢桥面铺装与一般桥面铺装及路面温度场进行了对比分析.并利用SPSS统计分析软件探讨了桥面铺装结构极端温度计算关系式,可为桥面铺装结构的...     

钢桥面铺层温度场分析

为了准确确定钢桥面铺装层的使用温度条件,在分析钢桥面铺装温度场影响因素的基础上,结合钢箱梁桥梁段构造特点,确定了钢桥面铺装温度场的边界条件。并以热传导定律为基础,采用Abaqus有限元软件建立了含钢箱梁的桥面铺装层温度场分析模型,采用多个特征日温度条件参数,对钢桥面铺装表面、高弹改性沥青混合料SMA10与浇注式沥青混合料GA10层间、钢桥面顶板温度场变化规律进行了分析,结果表明:钢桥面铺装层使用温度区间为-10~70℃,具有夏季使用温度高、高温作用时间长的特点,使用温度超过50℃的持续时间可达13 h以上;在不同气候环境下,钢桥面铺装层不同深度处最高温度的滞后现象不明显,同时刻的最高温差仅为4. 4℃,但SMA表面与钢箱梁内部空气最大温差可达20. 3℃,与环境最大温差可达30. 7℃。此外,建立了关于太阳辐射强度、环境温度与钢桥面铺装层使用温度的计算模型。计算模型回归分析结果表明:太阳辐射强度对不同层位温度差影响较大,且影响程度高于环境温度。最后,结合现场监测数据,对计算模型进行了验证与修正,确定系数b的取值为1. 358,并对系数a进行了修正,使计算模型趋于简化,更为准确。     

深圳市某钢桥桥面铺装层温度场有限元模拟研究

该文针对钢桥桥面铺装层早期破坏这一世界性难题,根据气象部门提供气象资料,钢桥桥面铺装材料热物性参数实测值,利用有限元手段,对深圳市某钢桥桥面铺装层温度场进行了模拟计算。结果表明：钢桥桥面铺装层具有较高的温度,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等特征。相比路面温度场,钢桥...     

大跨径钢桥面铺装层动力响应研究

为了揭示钢桥梁桥面沥青混凝土铺装的实际受力特性,利用有限元方法对大跨径正交异性钢桥面铺装层的瞬态动力学响应进行了分析和计算。在不同层间接触条件时,对铺装层静力和动力响应计算结果分析的基础上,着重对完全光滑条件下不同加载周期、不同铺装层模量以及不同铺装层厚度等对铺装层动力响应的影响进行了探讨。结果表明,完全光滑和完全连续接触条件下铺装层的动力响应截然不同,完全光滑时铺装层的最大拉应力为完全连续时的近10倍;加载周期及铺装层模量对铺装层的动力响应影响不显著;铺装层厚度对铺装层动力响应影响较大,当铺装层与钢桥面板之间完全滑动时,6 cm左右的铺装层厚度是最不利的。与静力学计算结果相比,动力计算结果更加接近实际情况。     

高温季节桥面沥青铺装层温度场预估

为了准确预估高温情况下桥面沥青铺装层内的温度分布状况,建立了基于热传导学的桥面铺装层有限元模型.对沥青路面不同深度下温度分布情况进行预估,并对相同气温变化下路面桥面温度场差异性进行研究.研究结果表明:桥面沥青铺装层温度分布状况与大气温度、太阳辐射变化有关,铺装层内温度最大值随深度不同分别出现在下午16:00～18:00,此时桥面铺装层温度大于路面温度2℃左右,最低温度出现在上午8:00,此时桥面铺装层温度小于路面温度3℃左右.     

界面脱层的钢桥面铺装结构温度应力分析

为了研究粘结层界面脱层破坏对钢桥面铺装结构温度应力的影响,采用有限元软件建立钢桥面铺装结构模型,施加温度荷载(基准温度35℃,铺装面层65℃,钢板底面45℃),分析粘结层不同脱层面积及不同脱层形式下铺装结构温度应力的变化情况。计算结果表明:粘结层界面脱层对铺装结构的温度应力影响显著,在贯穿脱层情况下,铺装结构的温度应力随脱层面积的增大而增大,50%面积脱层时的层间应力是完整粘结时的2倍多;粘结层不同脱层形式对铺装结构温度应力的影响不同,其中中间脱层对铺装结构的温度应力几乎没有影响,贯穿脱层、间隔脱层和旁边脱层由于破坏了层间粘结的整体性,对铺装结构温度应力影响较大。     

桥面混凝土铺装层对主梁承载能力的影响分析

在桥梁结构设计与桥梁荷载试验计算中,铺装层往往被保守地当作恒载来处理,未考虑其对主梁受力影响,而桥面铺装层对主梁的影响主要取决于铺装层与主梁的结合形式。文中以某普通钢筋混凝土梁为研究对象,针对桥面铺装结构和主梁的强、弱2种不同结合形式,在不同铺装层厚度下进行有限元模拟计算和结构静载试验;通过对比分析计算结果与试验结果,指出混凝土铺装层是桥梁结构承力构件的一部分,与主梁共同参与受力,从而提出桥梁结构计算模型中混凝土铺装层与主梁的合理的结合形式。     

钢桥面铺装体系温度应力特性研究

文章首先给出二维弹性层状理论下钢桥面铺装体系温度应力,在此基础上,提出应用二维粘弹性层状理论对钢桥面铺装体系的温度应力进行计算,并将计算结果与二维弹性层状理论体系及国际通用有限元计算软件SAP程序的计算结果进行了比较。同时,以国内某大跨径钢桥试验桥的铺装层结构体系为对象,研究了其周期性变化的温度应力,分别探讨了连续降温、不同降温速率及铺装层厚度变化对铺装层温度应力的影响。     

广州珠江黄埔大桥铺装层厚度设计中的温度场模拟分析

根据钢箱梁桥面铺装层热传递的特点,利用一维非稳态导热数学模型,求解出铺装层温度场分布的数值解.通过对不同厚度的铺装层温度场对比分析结果表明,广州珠江黄埔大桥采用环氧沥青混凝土厚度为55 mm的铺装方案,对铺装层整体耐高温和稳定性,以及整桥的温度平衡与热量散逸更为有利.     

冬季极端气候下城市快速路钢桥面铺装力学响应

为研究冬季极端气候下城市快速路钢桥面铺装的力学响应及适合该极端气候下的钢桥面铺装方案,解决冬季极端气候下钢桥面铺装在行车荷载作用下容易产生的开裂问题,利用ABAQUS建立钢桥面三维铺装体系模型,模拟不同铺装层厚度组合和不同工作温度等条件,计算“双层EA”结构和“下层EA+上层SMA”结构的铺装层上表面最大拉应力、最大拉应变、最大竖向位移及层间最大剪应力4个特征力学响应值,分析钢桥面铺装厚度对力学控制指标的影响,探究钢桥面铺装温度对力学控制指标的影响,以此进行冬季极端气候下城市快速路钢桥面铺装的结构组合方案优选。研究结果表明:相同铺装材料下,对比3种厚度组合的桥面铺装层上表面最大拉应力、最大拉应变、最大竖向位移及层间最大剪应力,均为下层2. 5 cm+上层3. 5 cm下层3 cm+上层3. 5 cm下层3 cm+上层4 cm;在-45～50℃范围内,随着温度升高,两种铺装结构的铺装层上表面最大拉应力和层间最大剪应力逐渐减小,铺装层上表面最大拉应变、最大竖向位移增大;“双层EA”结构铺装层上表面最大拉力大于“下层EA+上层SMA”结构;“双层EA”结构和“下层EA+上层SMA”结构铺装层上表面最大拉应变、最大竖向位移和层间最大剪应力较为接近;“下层3 cm EA+上层4 cm SMA”的铺装结构能够适应冬季极端气候工况。     

桥面铺装与路面温度差异研究

针对桥面铺装与普通路面由于其结构及所处的地理环境的不同,在温度上存在着一定差异的问题,对路面及桥面铺装温度差异的产生和变化的原因进行了深入的分析,详细论述了作用于桥面上辐射以及热交换作用,为两者的温度差异分析提供了理论基础,建立了相应的热流密度关系式,从而为桥面铺装结构的温度场数学模型的建立提供了可靠的理论基础。同时借助新疆乌鲁木齐地区实体工程验证了在低温条件下桥面铺装温度与路面温度的差异,并分析了差异形成的原因。研究结果表明:桥面铺装的温度略低于路面温度。     

高速公路混凝土桥复合桥面铺装热效应分析

针对广东地区高速公路混凝土桥复合桥面铺装结构普遍存在的车辙、推移等剪切病害,采用ANSYS有限元软件,结合广东气候特点,建立轮胎和混凝土桥复合桥面铺装实体模型,分别进行温度和温度-荷载耦合条件下桥面铺装结构层的热效应数值模拟。结果表明:铺装层内部温度场分布不均匀,且温度应力下剪切变形薄弱层为下层AC,而耦合条件下横向剪切变形薄弱层为上层AC,纵向剪切变形薄弱层为下层AC。研究成果可为广东高速公路混凝土桥复合桥面铺装结构设计提供工程经验借鉴及参考。     

考虑温度-车辆耦合的准低温季节混凝土桥铺装应力分析

为了研究环境与车载耦合作用对混凝土桥铺装层受力的影响,首先推导材料特性随温度变化的沥青混合料桥面铺装在温度—车辆耦合作用下的应力有限元计算公式。然后采用有限元方法建立混凝土箱梁桥多层铺装复合结构仿真模型,通过现场实测和仿真计算,分析准低温季节铺装结构温度场日变化和车辆荷载耦合作用下的铺装层拉应力。计算结果表明:拉应力峰值出现在桥墩上方对应的铺装层表面,较易较早出现开裂破坏;考虑铺装各层结构温度梯度变化后,耦合作用下的横向拉应力峰值在中午处于谷值,纵向拉应力峰值变化不明显;耦合荷载作用下的横向拉应力峰值比车辆荷载作用情况增加2.76倍,纵向拉应力峰值涨幅为42%。在铺装层的设计中必须考虑温度荷载的作用。     

钢桥面水泥混凝土-沥青复合铺装结构的温度场分析

桥面铺装是影响桥梁行车安全性、舒适性、桥梁耐久性以及投资效益的重要因素.文章针对桥面铺装体系容易出现的病害,提出了新型钢桥面轻质混凝土-沥青复合铺装结构,介绍了该复合铺装结构的温度场分布情况.通过在桥面铺装结构内部以及层间接触部位埋设的传感器,得到大量的实测数据,并在此基础上分析了钢桥面水泥混凝土-沥青复合铺装结构的温度场变化规律,为钢桥面力学特性分析提供依据.     

混凝土桥面沥青铺装层受力敏感性分析

针对混凝土桥面沥青铺装层,进行铺装层沥青混凝土的受力分析,包括铺装层的粘结层结构状态、水平作用力、温度、超载的敏感性分析。同时为了明确对铺装层沥青混凝土的性能要求,把铺装层的受力状态与普通路面结构的受力状态进行对比分析,分析结果表明粘结层结构状态、水平作用力、温度及超载对铺装层受力状态有显著影响,桥面铺装受力情况比路面面层结构不利,因此应提高桥面铺装沥青混凝土的性能,尤其是沥青混凝土的抗疲劳性。     

简支梁桥桥面连续结构力学特性理论分析

针对简支梁桥桥面连续结构易出现开裂、漏水和啃边等常见的病害问题,基于线弹性理论,采用结构力学方法推导了在汽车活载与温度效应联合作用下桥面连续结构的应力求解公式,并以某工程实例为算例,利用ABAQUS有限元软件对所推导的应力公式进行了验证。通过对桥面连续结构受力性能的综合分析,得出其主要影响因素有桥面连续结构的厚度、无黏结段长度和所用材料种类。最后,对这些影响参数进一步分析,得出了上述各参数对连续桥面结构受力和跨中挠度的影响程度以及影响桥面连续结构受力的最显著参数。结果表明:推导得到的桥面连续结构简化计算公式能够较精确地计算结构在汽车活载、温度效应等作用下的受力特征;随着铺装层厚度的增大,桥面连续段混凝土铺装层上、下表面的受力均有较大幅度的减小,上表面最大受力与厚度大致呈线性关系;当采用沥青混凝土与不采用沥青混凝土的桥面铺装层构造时,两者上表面最大主拉应力基本相同,但后者的下表面最大拉应力远大于前者;铺装层选择沥青混凝土面层与混凝土现浇层的组合设计较为合理;增加混凝土铺装层厚度和设置无黏结段是较为有效的改进方案,其中以设置无黏结段效果最好;每跨的无黏结段长度设为跨长的5%左右能够显著减小桥面连续结构的最大拉应力;研究结果可为简支桥梁桥面连续结构的受力计算及较为精确的设计方法提供理论指导。     

混凝土桥面沥青铺装结构的剪切分析

车辙和推移是混凝土桥面沥青铺装结构的主要破坏形式之一,一方面是由于行车荷载作用下沥青层内产生较大的剪应力而引起沥青铺装层的塑性流动而逐渐形成车辙;另一方面是沥青混凝土面层和桥面层间粘结力不足而引起的推移、拥抱等剪切破坏。试图通过三维有限元的计算方法,考虑荷载的非均匀分布,系统分析层间接触条件不同时,不同铺装层结构组合时的剪应力响应。分析显示,非均布荷载和层间接触条件对铺装层结构的剪应力有很大影响,合理的材料设计和结构组合对沥青混凝土桥面铺装具有重要意义。     

铺装温度差异规律的研究

该文从理论上分析了由于桥面铺装与普通路面铺装在结构及所处的地理环境的不同.不但造成作用在桥梁结构上的辐射作用以及热交换作用有很大差异,而且导致桥面铺装层与路面铺装层的温度分布和温差变化也存在很大差异.选择重庆鹅公岩大桥进行实地温度检测,验证了桥面铺装层与路面铺装层的温度分布和变化存在很大差异,为桥面铺装结构设计和混合料级配设计提供了很好的理论依据.