枝城长江公铁两用大桥病害分析及维修加固方案

对枝城长江公铁两用大桥进行了病害检测,分析了公铁两用大桥公路桥面病害原因,结合现场荷载试验结果,决定采用正交异性桥面板代替原有混凝土桥面层。提出了枝城公铁两用大桥的维修加固方案,并加铺钢纤维混凝土桥面铺装,同时建议优化其结构组合。     

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。     

大跨径钢桥面铺装层车辆动响应影响因素分析

从耦合振动的角度出发,研究大跨径钢桥面铺装层在车辆随机动荷载作用下的响应机制.将汽车等效为2自由度5参数模型,考虑桥梁表面不平顺产生的随机激励,建立车-钢桥面铺装耦合振动分析模型.利用模态分析与时变系数常微分方程求解方法,分析钢桥面铺装在车辆随机动荷载作用下的动力响应分布规律.定义由铺装层竖向位移、拉应力和拉应变表示的动力放大系数,研究车速、桥面不平度、铺装层开裂损伤和粘结层滑移等对动力放大系数的影响.结果表明,路面不平度、粘结层滑移是影响动力放大系数的主要因素,在进行大跨径钢桥面铺装结构设计时可考虑动力放大系数为1.5.     

开口加劲肋正交异性钢桥面铺装力学行为特性研究

为了研究开口加劲肋正交异性钢桥面铺装的力学行为特性,通过建立钢箱梁和铺装整体三维有限元模型,分析了荷载作用下铺装层最大拉应力、铺装与钢板层间最大剪应力等技术指标的变化及分布规律。得到如下结论:拉应力是导致铺装出现开裂破坏的主要原因,疲劳裂缝应沿桥梁的纵向;当以拉应力作为控制指标时,钢桥面铺装在距离横隔板0.4 m范围内受力最为不利;开口加劲肋正交异性钢桥面铺装应变水平远大于一般沥青路面;铺装对车辆荷载的应力应变响应具有很强的局部效应;铺装与钢板层间剪应力较大,在铺装结构设计时应注意选择具有较强抗剪强度的粘结材料。     

超高性能混凝土钢桥面铺装组合结构弯拉疲劳性能研究

为评估树脂连接超高性能混凝土钢桥面铺装结构的抗弯刚度及疲劳耐久性能,通过三点式加载钢板-超高性能混凝土复合梁,并结合电阻应变片测试复合梁受力特征。结果表明,树脂连接超高性能混凝土钢桥面铺装结构的肋板焊缝、层间钢板及铺装表面应力基本随荷载作用增大而呈幂函数增长,且铺装应力随距钢板距离增长呈线性增长;在等效标准轴载140 kN作用下,层间黏结结构可消耗吸收应力约1.6 MPa,经疲劳加载大于1 200万次未发生损伤破坏,表现出良好的抗弯拉疲劳性能。树脂连接超高性能混凝土钢桥面铺装结构避免了焊接剪力钉造成应力损伤影响。     

基于反算当量路基回弹模量钢桁架混凝土桥面铺装设计

文中结合我国当前的沥青路面设计方法,运用"反算当量路基回弹模量"法,把钢桁架混凝土桥桥面铺装结构倒置后,转换成普通路面的半无限空间层状弹性体系,并提出类似一般沥青路面设计方法的钢桁架混凝土桥桥面铺装设计方法。该法以铺装层顶表面最大拉应力(拉应变)作为设计控制指标,对桥面铺装结构层的设计有一定指导意义。     

钢桁架连续梁桥托架角钢病害成因分析及处理

宜都枝城长江大桥为公铁两用钢桁架连续梁桥,服役多年后,两主桁外侧公路托架角钢出现开裂病害。为探究病害成因,并选取合适的处理措施,采用Abaqus软件建立多层次精细化有限元模型,分析加固前、后多工况下角钢开裂部位的力学响应与托架易损点的疲劳特性。结果表明:托架竖直角钢与上弦角钢翼缘分离,局部区域发生明显的应力集中,最大等效应力为139.2 MPa;公路桥纵梁不连续,使得桥梁受载时托架发生扭转;桥面的超载现象严重,托架纵向拉应力峰值增大率达153.4%,是导致托架局部角钢开裂的重要因素。采用增大垫板尺寸、恢复竖直角钢上端的顶紧状态、在角钢裂缝两侧设置T形钢板等措施对病害处进行了处理,加固后上弦角钢最大等效应力降低62.7%,处理效果良好。     

沥青混凝土铺装层对桥面结构力学性能影响的有限元分析

采用有限元法,分析了沥青混凝土铺装层对桥面结构力学性能影响,结果表明,铺装层最大横向拉应变和拉应力均比最大纵向应变及拉应力大很多,且在沥青混凝土上表面出现;纵向最大拉应力要比横向最大拉应力明显小;铺装下层拉应力要比铺装上层拉应力小,横桥向最大拉应力比纵桥向最大拉应力要明显大;在行车荷载作用下,荷位对铺装各层剪应力影响较小。层间最大横向剪应力要比层内的最大剪应力、层间纵向最大剪应力大很多,横隔板支撑作用随着荷位不断向横隔板靠近越来越明显,这为桥面铺装设计规范化的发展积累提供了参考。     

低温-重载耦合作用下钢桥面铺装力学特性

针对钢桥面环氧沥青混凝土铺装结构,建立正交异性钢桥面铺装三维力学模型,研究低温-重载耦合作用下钢桥面铺装的力学特性,并与不考虑温度作用的结果进行对比分析。结果表明,低温-重载耦合作用下钢桥面铺装拉应力显著增大,最大拉应力可达荷载单独作用的四倍。     

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。     

开口加劲肋正交异性钢桥面铺装力学分析

该文以开口加劲肋正交异性钢桥面铺装体系作为研究对象,建立了包括桥面板和铺装的整体三维有限元分析模型,研究了荷载作用下铺装层的力学特性.分析表明,横向拉应力是开口加劲肋正交异性钢桥面铺装设计的一个重要控制指标;开口加劲肋正交异性钢桥面铺装层问剪应力较大,在铺装结构设计时应注意选择具有较强抗剪强度的粘结材料;开口加劲肋正交异性钢桥面铺装对车辆荷载的应力应变响应具有很强的局部效应.     

大跨径斜拉桥桥面铺装在活载作用下的力学特点

应用有限元分析软件MIDAS对润扬长江公路大桥北汊斜拉桥进行了成桥阶段的静力分析,并将计算得的整桥力学特点通过局部模型边界条件,反映在局部正交异性板桥面铺装有限元模型上。研究表明斜拉桥主梁轴向受力这一力学特点对桥面铺装将产生直接的影响。跨中主梁轴向受拉部分增加了该处桥面铺装的纵向拉应力,非跨中主粱轴向受压部分削减了该处桥面铺装的纵向拉应力。因此在做同类型的桥面铺装设计时,应以跨中截面作为控制截面。     

基于车-桥耦合动力作用的车辆与桥梁力学行为

为研究车-桥耦合动力作用下的车辆与桥梁力学行为,基于ABAQUS有限元软件建立二自由度四分之一车辆模型和简支桥模型。车辆模型考虑橡胶轮胎超弹性,桥面铺装层考虑沥青混合料黏弹性。基于轮胎与桥面铺装层接触关系,建立车-桥耦合动力模型,采用中心差分法和有限元理论求解车辆和桥梁时域响应。结果表明:通过与现场桥面铺装层上面层跨中竖向应力测量值比较,验证所建车-桥耦合动力模型具有一定可行性;未添加路面不平度上面层跨中最大竖向压应力、最大横向压应力、最大纵向压应力分别为0.608,0.283,0.338 MPa,添加路面不平度上面层跨中最大竖向压应力、最大横向压应力、最大纵向压应力分别为1.327,0.652,0.706 MPa,分别增大118.257%,130.389%,108.876%;未添加路面不平度最小和最大车辆悬架弹力分别为36.178,59.322 kN,变化幅度为63.973%,添加路面不平度最小和最大悬架弹力分别为33.738,60.859 kN,变化幅度为80.387%;未添加路面不平度纵梁跨中最大竖向压应力、最大横向拉应力、最大纵向压应力分别为0.282,0.193,0.159 MPa,添加路面不平度分别为0.449,0.418,0.348 MPa,分别增加59.220%,116.580%,118.868%。添加路面不平度,车-桥耦合动力效应增强,车辆与桥梁各项响应均增大。     

复合浇注式铺装结构在钢桁架桥上的应用研究

为研究复合浇注式沥青铺装在双层桁架梁公路桥上的力学使用条件,文中结合五峰山大跨度公铁两用悬索桥钢桥面铺装工程,采用有限元软件ABAQUS对桥面铺装进行三维数值模拟计算。结果表明,最不利荷位纵向位于相邻两横隔板中间、横向位于荷载侧边缘正对于U肋侧板上方;铺装表面、铺装层间及铺装底面的剪应力随着荷载的增大而增长;增大模量可以有效提高铺装层抗车辙能力;随着铺装上层厚度减小、铺装下层厚度增大,铺装表面受力条件得到改善,但对铺装层间受力要求趋于严苛;增加钢板厚度,铺装层受力条件得到改善。     

CFRP增强钢纤维混凝土钢桥面铺装力学性能试验与数值模拟

由于我国日益增加的交通量,很多正交异性钢桥面铺装和正交异性钢板在服役期内都出现了很多病害。碳纤维(CFRP)具有轻质、高强、耐腐蚀等优越性,钢纤维混凝土具有沥青混凝土没有的刚度和普通混凝土没有的抗裂性能。对于将这两种材料用于钢桥面铺装中形成的组合桥面板,取涡河大桥主桥钢箱梁的一段正交异性钢板,分别对"无铺装","沥青混凝土铺装","钢纤维混凝土铺装"3种模型进行有限元模拟,比较正交异性钢板的应力、挠度、铺装层的纵向拉应力和横向拉应力,找出最不利荷载工况及变化规律。通过计算比较"沥青混凝土铺装"、"钢纤维混凝土铺装"和"CFRP-钢纤维混凝土铺装"3种铺装层的纵向和横向拉应力,得出CFRP网格筋对铺装层表面拉应力的控制作用。结果表明低弹模铺装时横向拉应力为控制应力,而高弹模铺装时纵向拉应力为控制应力,正交异性钢板应力最大部位发生在横隔板开孔附近,碳纤维网格筋可以有效地降低铺装面层的横向和纵向拉应力。     

同步碎石防水粘结层厚度对桥面铺装受力的影响分析

对一座现有分离式箱梁截面连续梁桥进行桥面铺装应力有限元分析。桥面铺装采用同步碎石防水粘结层。分析荷载最不利位置下防水粘结层厚度变化对桥面铺装各层层问拉应力、剪应力的影响规律。     

同步碎石防水黏结层厚度对桥面铺装受力的影响分析

对一座现有分离式箱梁截面连续梁桥进行桥面铺装应力有限元分析.桥面铺装采用同步碎石防水黏结层.分析荷载最不利位置条件下,防水黏结层厚度变化对桥面铺装各层层间拉应力、剪应力的影响规律.     

九江长江大桥列车振动对钢桥面铺装复合体系的影响研究

为研究列车振动对钢桥面铺装复合体系力学行为的影响,以九江长江大桥公路正桥(改造后,采用正交异性钢桥面铺装复合体系)为背景,采用Abaqus有限元软件建立加载公路车辆荷载的模型与同时加载公路车辆荷载和列车振动荷载的模型,对比分析2种模型钢桥面铺装复合体系力学响应的变化规律。结果表明:与仅承受公路车辆荷载相比,列车振动与公路车辆荷载耦合作用不会改变公路路面与横隔板位置处的应力分布规律,最大应力的位置也保持不变,虽然会大幅度增加钢桥面铺装复合体系的应力,产生较大的竖向位移,但整体上在可控范围内;在设计和施工等阶段需采用更高的标准来保证桥梁结构的使用性能。     

基于可靠度指标的桥面铺装层设计参数确定

通过对桥面铺装层力学性能的分析研究,确定对铺装层力学性能与其设计参数的关系,如铺装层最大横向拉应力、最大横向剪应力及其表面最大弯沉与铺装层厚度之间的关系;铺装层最大横向拉应力、最大横向剪应力、最大横向拉应变、最大纵向拉应力、最大纵向剪应力、最大纵向拉应变与铺装层材料弹性模量之间的关系,建立了桥面铺装层可靠度计算模型,确立可靠度指标与铺装层设计参数的关系,为桥面铺装可靠性设计提供依据。     

广东地区典型复合桥面铺装结构有限元分析

针对广东地区复合桥面铺装普遍存在的裂缝、车辙和推移等病害,该文运用有限元软件Ansys,建立带轮胎的典型复合桥面铺装结构实体模型,并进行了铺装层最不利荷载位置的确定和典型复合桥面铺装结构的力学分析。分析结果表明:综合选取3.65 m为铺装层的横向最不利位置,并以此作为荷载作用点进行铺装结构的数值模拟,铺装上层AC拉应力最大值位于轮胎接触表面,其最大横向拉应力值为0.704MPa,最大纵向拉应力值为0.655MPa;铺装下层AC主要受剪,为高温抗车辙的控制层;AC-PCC过渡界面处主要承受横、纵方向峰值均大于0.1 MPa的剪应力。