钢桥面板在高温混合料摊铺时温度效应参数分析

为探究施工工艺参数对高温浇筑过程中钢桥面板温度效应的影响，基于瞬态温度场传热理论和热力学边界条件假设，采用生死单元法建立钢桥面板在浇筑式高温沥青混合料摊铺过程中的时空温度场、应力场、变形场模型，研究工艺参数变化对钢桥面板温度效应的影响。研究结果表明：摊铺区顶板在距离摊铺开始35 min达到峰值温度92℃,温度效应影响大约是左右宽度1 m范围；单次摊铺宽度和摊铺速度分别对钢桥面板纵向最大拉、压应力影响显著，峰值应力分别为79.36 MPa和-136.07 MPa,摊铺温度主要影响摊铺区顶板纵向压应力和横隔板横向拉应力；钢箱梁变形主要受单次摊铺宽度的影响，单次摊铺宽度7.5 m, 24 m节段钢箱梁上拱2.12 cm,纵向最大伸长量为1.72 cm。因此，可通过适当减小单次摊铺宽度、降低摊铺温度和增大摊铺速度方式降低温度效应的影响。     

钢桁梁桥密支座体系钢桥面板高温摊铺受力分析

公铁两用钢桁梁桥上层公路改造时常采用密支座体系钢桥面板,为选择合适的铺装方案,保证高温摊铺期结构安全,以九江长江大桥公路桥加固改造工程为背景,通过现场摊铺试验,测试高温摊铺期结构温度场;采用ANSYS软件建立钢桥面板局部模型,基于测试结果,考虑高温摊铺作用,对比分析不同摊铺分幅方案(1次整幅摊铺、分2次半幅摊铺、分4次四分幅摊铺)钢桥面板应力和支座反力。结果表明:摊铺区域钢桥面板受高温影响明显,实测顶板与底板局部最大温差为69.8℃;各分幅摊铺方案下钢桥面板均受力安全(最大应力115 MPa);仅分4次四分幅摊铺方案下全部支座符合设计要求;分幅宽度较小时钢桥面板应力和支座反力均较小。该桥采用分4次四分幅摊铺方案,结构安全,效果良好。     

高温沥青混合料摊铺时正交异性钢桥面板温度响应分析

为了研究高温沥青混合料摊铺时正交异性钢桥面板在温度影响下的结构受力响应,基于瞬态温度场理论和热力学边界假设条件,确定数值模拟所需的各项热力学参数,以及通过试验-数值模拟方法得到了界面热阻参数。采用生死单元法建立了正交异性钢桥面板在高温沥青混合料摊铺全过程的时变温度场有限元模型,并结合某长江大桥在浇注式沥青混凝土摊铺过程中的实测数据,验证了该模拟方法的可靠性。基于该模型分析了高温摊铺下正交异性钢桥面板温度场时空变化规律。结果表明,在开始摊铺浇注式沥青混凝土30 min左右,摊铺区域处跨中钢桥面板上最高温度达到95℃,在结构分析中应考虑温度应力;位于摊铺区域的钢桥面板主要承受压应力,最大压应力温度增量139 MPa,位于非摊铺区的钢桥面板主要受拉应力,最大拉应力温度增量70 MPa;顶板温度的横向影响范围在摊铺边缘左右各约1 m,横隔板处顶板的纵向温度较其他截面略低6～7℃。该分析结果可为设计人员在计算摊铺施工时提供不利影响分析依据,并为施工人员在摊铺过程中进行施工监测提供参考。     

高温混合料摊铺过程中的扁平钢箱梁温度效应分析

为探究高温沥青混合料摊铺过程中的扁平钢箱梁热固效应,建立基于瞬态温度场传热理论的扁平钢箱梁热力学FEA分析模型,研究提出三维时空变化温度场下的钢箱梁应力、变形响应及场分布规律。研究表明:以摊铺宽5 m、厚35 mm、温度240℃的混合料为例,摊铺过程中的温度力学效应随摊铺时间历程变化明显,摊铺后30 min左右应力及变形达到顶点,11 h后缓慢恢复。钢箱梁的桥面板、横隔板、U肋及腹板的最不利应力响应分别为-140.4、236.1、112.6及-37.3 MPa。温度效应在摊铺区影响显著,区外影响迅速降低。摊铺温度变形效应主要为纵向拉伸及竖向上拱,24 m节段钢箱梁最大伸长13.4 mm,上拱13.9 mm,变形对于钢梁伸缩缝安全及摊铺层的均匀厚度将产生不利影响。     

飞云江五桥浇注式钢桥面铺装温度场监测及温度效应分析

飞云江五桥为五跨连续钢桁系杆拱桥,采用浇注式沥青混凝土桥面铺装,为分析浇注式沥青混凝土摊铺过程对钢桥面系及桁架系的影响,进行了桥面板温度场实时测试,得到了随摊铺进程的桥面板升温规律和温度场分布特点。在此基础上,拟合得到了摊铺时沿桥纵向和横断面温度场曲线,并通过建立的有限元模型,计算分析了钢桥面系及桁架系的温度效应,评估了本次摊铺对钢桥结构的应力影响,可为同类钢桥面浇注式沥青混凝土摊铺安全性分析提供参考。     

高温沥青摊铺时钢-混叠合梁桥温度场有限元分析

中国规范尚未对桥梁结构在高温沥青摊铺时的温度场做出规定,由其引起的温度应力也尚未考虑。该文以柳州市某钢-混叠合简支梁桥为例,利用大型有限元软件Ansys建立横向平面模型,进行了高温沥青摊铺时的瞬态热分析,拟合了高温沥青摊铺作用下叠合梁竖向最大温差计算公式,并与中国规范关于日照温度作用下竖向温度梯度进行对比。结果表明:高温沥青摊铺温度场降温在前2h最快,实际工程中可适当洒水加快降温;组合截面竖向温差最大达到70.47℃,最不利温差曲线服从指数分布;高温沥青摊铺下钢-混叠合梁竖向最不利温度梯度大于日照温度场引起的温度梯度,在以后的设计中应当引起重视。     

浇注式沥青施工期钢桥面板温度场研究与监测技术

为确定浇注式沥青铺装施工对钢桁梁正交异性钢桥面板受力状态的影响,以杨泗港长江大桥为背景,采用自主搭建的物联云平台实时监测,并结合节段有限元分析方法,对铺装施工期桥面板温度场特征进行研究。在数值分析的基础上,确定测点位置,实测得到铺装施工期正交异性桥面板横隔板和U肋等的竖、横向温度传递规律及应力分布特性。结果表明:测点处温度达到最大值的时间平均滞后于摊铺时间(时滞)约30 min,温度沿横隔板竖向呈梯度分布,且升温快降温慢;铺装温度影响时长约6 h,铺装温度在横隔板竖向影响范围从其顶部向下约60 cm;沥青温度242℃时,摊铺后的桥面板底面升温最大值为98.1℃(均值约93.3℃),铺装温度影响下的横隔板横桥向拉、压应力分界线距离横隔板顶部约30 cm,应力最大值约113 MPa。     

铺装层温度效应对U肋与顶板构造疲劳损伤的影响

为研究50 mm厚EA10环氧沥青混凝土铺装层温度对正交异性钢桥面板U肋与顶板构造疲劳致损效应的影响,开展带沥青混凝土铺装层的正交异性钢桥面板足尺节段模型拟静力循环加载试验。分析不同铺装层温度下正交异性钢桥面板顶板的横向应变、挠度以及U肋与顶板构造的局部热点应力响应,在此基础上,对不同铺装层温度下U肋与顶板外侧焊趾疲劳损伤进行研究。结果表明:常温(25℃)条件下,采用沥青混凝土铺装层可降低钢桥面板顶板35.2%的横向应力和10.3%的局部挠度,以及U肋与顶板双面焊构造外侧顶板焊趾区域的应力幅值和疲劳损伤;随着沥青混凝土铺装层温度升高,顶板横向应力、挠度及U肋与顶板双面焊构造外侧顶板焊趾区域的应力幅值、疲劳损伤显著增大,高温(60℃)条件下该区域疲劳损伤度增幅可达41.5%。     

曲线钢-混凝土结合梁桥的温度应力

基于有限元软件分别对曲线钢-混凝土结合梁桥整体升温25℃和桥面板降温7.5℃进行受力分析。研究在整体升温的温度应力作用下沿桥宽方向桥梁跨中挠度值、桥面板横向位置值、纵向应力值,并给出了整桥的变形云图;降温的温度应力下桥面板沿桥宽方向桥梁跨中挠度值、桥面板横向位置值、混凝土板及钢箱梁底板纵向应力值,同样给出了桥面板及钢箱竖向位移分布云图。通过对曲线钢-混凝土结合梁的有限元分析,说明曲率效应和扭转效应在曲线梁桥计算中是不可忽视的。     

钢-混凝土组合梁桥的温度梯度作用——作用模式与极值分析

为建立适用于钢-混组合梁桥的竖向温度梯度作用模式和取值方法，对一组合梁节段模型开展超过一年的长期温度测试与有限元数值模拟，以温度场分解得到的竖向线性温差和残余温度作为温度评价指标，根据指标达到极值时的竖向温度分布特征建立适用于组合梁桥的温度梯度模式体系。利用气象站23年的历史气象数据计算组合梁桥的长期温度梯度，采用基于广义帕累托分布(GP分布)的超阈值模型进行温度梯度代表值极值分析。研究结果表明：竖向线性温差和残余温度可反映温度作用在结构产生的次生效应和自生效应，是判断竖向温度梯度模式合理性的有效评价指标；考虑中梁和边梁腹板的日照条件差异，建立了适用于多主梁组合梁桥的竖向温度梯度模式体系，包括了2种升温模式和1种降温模式，对不同铺装厚度和桥面板板厚均有较好的适用性；钢梁形状对各温度梯度模式的影响并不显著，桥面板厚度、沥青铺装厚度对组合梁顶部的温差影响显著，钢表面吸收率则对升温模式1、2中钢梁部分的温差影响显著；在边梁的升温模式2中，钢梁温度渐变段高度与组合梁的悬高比(桥面板悬臂宽度与钢梁高度的比值)有直接关系，当悬高比大于1.51时，钢梁完全处于阴影之中；建立了西安组合梁桥各温度梯度中温差的GP分布模型，计算得到了各温差50年重现期的代表值，通过与中国通规和欧洲规范中的温度梯度模式对比，发现提出的3种温度梯度模式可以更好地包络住组合梁桥中梁和边梁长期运营期间产生的正负线性温差和拉压应力状态，对于中国规范组合梁桥温度作用相关条款的补充具有重要意义。     

广东省水泥混凝土桥面单层沥青铺装层使用状况调查与分析

为提高广东省高速公路水泥混凝土桥面铺装的使用性能,降低铺装层结构选用不当所带来的风险,对省内4个典型项目桥面铺装层的结构型式、使用状况及病害原因进行了调查分析,并采用有限元软件对铺装层厚度对铺装层内及层间的应力进行了计算分析。结果表明:单层沥青混凝土桥面铺装主要用在桥梁恒载限制的路段,需采用高粘度改性沥青做防水粘结层+高模量沥青混凝土或SMA的桥面铺装结构,且施工要求高,与单层沥青铺装层相比,采用双层沥青铺装层,铺装层内最大剪应力和沥青层与粘结层间剪应力分别下降18%和37%。     

水泥混凝土桥面铺装结构设计方法

随着交通量和重型车辆的增多,许多水泥混凝土桥面铺装层都出现了不同程度的损坏。桥面铺装层的早期破损已经成为影响桥梁通行功能和诱发交通事故的一大病害。水泥混凝土桥面沥青铺装层病害调查表明,粘结层剪切破坏是桥面铺装的主要破坏类型之一,也是桥面铺装所特有的破坏类型。该文提出了以铺装层与水泥混凝土层间剪应力、铺装层表面拉应力作为关键指标的混凝土桥面沥青铺装层结构设计方法;并推荐适宜的沥青铺装厚度为6～10 cm。     

浇注式沥青混凝土在礐石大桥桥面铺装大修工程中的应用

介绍了浇注式沥青混凝土在汕头礐石大桥钢桥面铺装翻修工程中的应用情况,分析了此次大修工程中所使用的浇注式沥青混凝土的材料特性,并结合本桥特点介绍了浇注式沥青混凝土的施工特点及摊铺施工过程中需注意的事项。首次深入探讨了螺栓连接钢桥面铺装层改造工程中的特殊施工缺陷——螺栓区浇注式厚度偏厚的成因,并给出了大修工程中采取的相应措施。     

钢桥面铺装组合结构的路用性能研究

对比研究了5种钢桥面铺装组合结构(EA-10+EA-10、EA-10+SMA-10、GA-10+EA-10、GA-10+SMA-10和SMA-10+SMA-10)的高温性能、疲劳性能、抗滑性能及防水性能等;同时考察了二阶环氧树脂防水粘结剂与铺装组合结构的界面粘结性能。试验结果表明,采用高韧性环氧沥青混凝土的组合结构具有优异的路用性能;二阶环氧树脂防水粘结剂能很好地适用于各种铺装组合结构。通过试验验证了5种铺装组合结构的综合技术性能,为我国钢桥面铺装提供一定的理论参考。     

钢桥面环氧沥青铺装环氧富锌漆防腐功能研究

虎门二桥钢桥面铺装体系采用“钢板+环氧富锌漆防腐层+环氧树脂防水粘结层+环氧沥青铺装下层+环氧树脂粘层+环氧沥青铺装上层”结构。为了研究环氧富锌漆在该铺装体系中的适用性和必要性,设计制作“钢板+环氧富锌漆防腐层+环氧树脂粘结层+热拌环氧沥青铺装层”复合试件,模拟高温施工、长期浸水、高温加载、盐雾侵蚀等外部条件作用,对各试件进行拉拔试验,分析环氧富锌漆防腐层的耐高温性能、水稳定性能及耐久性能。结果表明:环氧富锌漆具有良好的层间粘结性能、耐高温和水稳定性能;环氧富锌漆对钢桥面板铺装体系的整体粘结强度影响很小,但可有效提高钢桥面板服役期间的防腐性能。虎门二桥钢桥面铺装结构体系中采用环氧富锌漆作为防腐层具有良好的适用性和必要性。     

水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装的综合技术研究

桥梁是公路的重要组成部分,桥梁的使用状况可以影响整个公路的交通质量。水泥混凝土桥梁是常见的公路桥梁形式之一,但是其桥面铺装仍存在很多问题。该文讨论了国外的水泥混凝土桥的铺装技术,并对比了德国和日本的技术,同时也总结了国内的铺装技术,并对国内技术做了总结和评价。总的来说,国内桥面铺装体系研究滞后于交通建设的发展,水泥混凝土桥梁桥面铺装的研究落后于钢桥面铺装,同时水泥混凝土桥梁桥面铺装形式的选择应因地制宜。     

高模量改性沥青在钢箱梁桥桥面铺装中的应用研究

结合某大跨度公路钢箱梁斜拉桥桥面铺装的成功实践,得到了高模量改性沥青桥面铺铺装层在车辆荷载下发生破坏的规律,提出了高模量改性沥青桥面铺装方案,并详细阐述了高模量改性沥青混合料铺装施工,为高模量改性沥青在钢桥面铺装中的推广应用积累了新的技术资料。     

沪苏通长江公铁大桥主航道桥公路钢桥面铺装技术研究

沪苏通长江公铁大桥主航道桥公路钢桥面铺装采用“环氧沥青混凝土EA10+高弹改性沥青混凝土SMA-10”结构。针对铺装材料受力复杂、低温施工难度大及摊铺时降温速度过快等技术难题,从关键环氧类铺装材料性能、钢桥面铺装施工工艺和环氧沥青混凝土EA10保温措施3个方面开展研究。结果表明:国产环氧树脂粘结料和环氧沥青的23℃拉伸强度、断裂伸长率均优于同类进口产品,国产环氧沥青混凝土EA10的强度相比同类进口产品提高了10%,路用性能良好;环氧沥青在施工前进行预加热处理,以保障其低温施工和易性;环氧沥青混凝土EA10摊铺后前20 min升温、后期迅速降温;通过设置挡风墙、利用当日高温时段进行施工、增加30%的压实机械、优化施工碾压工艺等措施,有效保障了低温条件下大桥公路钢桥面的铺装施工质量。     

环氧沥青混凝土材料在钢桥面铺装中的应用

大跨径钢桥桥面铺装层的使用条件和受力状态十分恶劣,对铺装层材料要求非常高.环氧沥青混凝土具有很高的强度、优良的耐疲劳和耐腐蚀性能,优良的高温稳定性和水稳定性,并且在低温条件下的收缩系数与钢板相近,导致其温度应力大幅度的降低.因此,环氧沥青混凝土适合用作大跨度钢桥桥面铺装材料.     

虎门大桥TAF环氧沥青钢桥面铺装技术研究

桥面铺装是大跨径桥梁的关键技术之一,环氧沥青混合料铺装层以其强度高、刚度大、高温稳定性和低温抗裂性能好、抗疲劳性能好等优点,已经广泛应用于国内大跨径钢桥面铺装。结合虎门大桥应用TAF环氧沥青混合料进行钢桥面铺装的工程实际,总结了TAF环氧沥青混合料在虎门大桥钢桥面铺装中的施工经验。