大跨径钢箱梁桥面铺装动力响应分析

为了分析钢桥面铺装在动荷载作用下的力学变化规律，针对现有铺装层常见的脱层、滑移、开裂等破坏形式，研究了行车荷载的动力特性与形式，将车轮荷载模拟为移动恒载，选取了6种铺装结构和3种力学控制指标，建立了钢桥面铺装体系三维有限元模型，研究了在动荷载作用下铺装的动力响应，并与静力计算结果进行了对比，给出了最优的铺装结构形式。分析表明，钢桥面铺装的动力响应与静力响应有较大的不同；在动力荷载下，铺装层最不利受力荷位是横隔板跨中位置；铺装层最不利点位受拉情况类似于承受半正矢波荷载；静力分析在对层间剪应力计算时误差很大，在动力荷载作用下，铺装与钢板间会产生很大的层间剪应力，这是导致铺装出现脱层、滑移等病害的主要原因。     

基于ABQUS的钢桥面铺装层粘弹性响应分析

为了准确地分析钢桥面铺装层在荷载作用下粘弹性力学特性,基于大型通用有限元软件ABAQUS平台,建立钢桥面铺装体系有限元分析模型,对其在车轮荷载作用下的粘弹性力学响应进行求解.结果表明:最大横向拉应力出现在与荷载作用区域相邻U形加劲肋的铺装层顶面,最大挠度出现在车轮荷载所作用的中心点;同时由于沥青铺装层的蠕变和松弛特性,各种响应均随时间和温度的变化而呈现出较为复杂的变化趋势;随加载时间的延长,各响应逐渐趋于稳定.     

基于ABAQUS的钢桥面铺装层粘弹性响应分析

为了准确地分析钢桥面铺装层在荷载作用下粘弹性力学特性,基于大型通用有限元软件ABAQUS平台,建立钢桥面铺装体系有限元分析模型,对其在车轮荷载作用下的粘弹性力学响应进行求解。结果表明：最大横向拉应力出现在与荷载作用区域相邻U形加劲肋的铺装层顶面,最大挠度出现在车轮荷载所作用的中心点;同时由于沥青铺装层的蠕变和松弛特性,各种响应均随时间和温度的变化而呈现出较为复杂的变化趋势;随加载时间的延长,各响应逐渐趋于稳定。     

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.     

正交异性钢桥面铺装的力学分析

采用有限元方法分析正交异性板桥面铺装体系在车辆荷载作用下的力学响应规律,探求钢桥面铺装破坏的力学机理。比较各种工况的计算结果,确定了每种应力的最不利荷载位置。分析结果表明,钢桥面铺装在轮载作用下的应力最值均位于正交异性板的刚度突变位置,如最大纵向应力位于横隔板上方,最大横向应力及最大剪应力位于加劲肋腹板上方。研究结果可以为正交异性板优化设计及钢桥面铺装设计指标的确定提供理论依据。     

正交异性板对钢桥面铺装荷载响应的影响分析

通过有限元模拟对正交异性桥面板构造对钢桥面铺装荷载响应的影响进行分析,结果表明：纵腹板部位、顶板变厚度部位对铺装的荷载响应具有显著影响,这些刚度突变部位是钢桥面铺装受力分析的临界荷位;行车状态对荷载响应也有明显的影响。     

车辆荷载作用下钢桥面沥青混凝土铺装层受力分析

为了给正交异性钢桥面板铺装技术提供可靠的、完善的理论依据,需要研究和分析钢桥面板、沥青混凝土铺装体系各层间结构,在日益增大的交通荷载以及环境等综合因素作用下的工作状态和应力应变特征.利用有限元方法对北盘江大桥进行了钢桥面铺装层受力分析,研究了沥青混凝土铺装层在行车荷载作用下应力、应变分布的变化规律.根据分析结果,提出北盘江大桥钢桥面铺装的设计指标建议.     

正交异性钢桥面铺装轴载换算的初步研究

钢桥面铺装的受力变形特性与普通沥青铺面的受力变形特性有较大差别。因此,钢桥面铺装层厚度的设计及铺装疲劳试验技术标准的制定等不能套用现行规范的方法。针对润扬大桥正交异性钢桥面板及其铺装,采用三维有限元方法,以钢桥面铺装中的最大横向及纵向拉应力为换算指标,分析钢桥面铺装的轴载换算,并以BZZ 100为标准车型,推导并得出单轴单轮、单轴双轮、双轴双轮3类后轴形式的钢桥面铺装的轴载换算系数。     

基于车-桥耦合振动理论的移动荷载识别

提出了基于有限元模型修正的单车通过多梁式桥梁的移动荷载识别方法.首先采用Butterworth低通滤波器对现场采集到的24 h内所有过桥车辆产生的桥梁动位移信号进行滤波处理,提取静力响应极值,并严格按照车型进行分类统计;其次,对观测桥梁进行基于静力试验的有限元模型修正,建立能够反映桥梁真实状态的基准有限元模型;最后将修正后的有限元模型输入至自行研发的BDANS软件中的多梁式车-桥耦合振动模块,以车型为单位,依据该车型车辆在桥面横向移动时各主梁竖向位移响应分配关系,结合多梁式车-桥耦合振动模块以及实测车辆过桥时各主梁静力极值响应,识别出车辆在桥面行驶的横向位置,然后根据识别出的车辆横向行驶位置和实测桥梁响应识别出车质量.结果表明:该识别方法较为可靠,识别精度较高,能按照车型批量进行识别,可大规模处理交通荷载数据.     

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。     

公铁同面大桥的桥面铺装耦合荷载效应

为分析铁路-公路荷载作用下公铁同面钢桁架梁桥面铺装层的受力特点,以枝城长江公铁同面连续钢桁架梁桥面铺装结构为研究对象,采用等效抗弯刚度法简化桥面铺装层,建立公铁同面大桥整桥有限元模型,分析铁路荷载、公路荷载及铁路—公路耦合荷载对公铁同面钢桁梁桥桥面铺装组合结构的影响。结果表明桥面铺装层主要控制应力为顺桥向的纵向拉应力,铁路荷载和公路荷载对最大纵向拉应力耦合效应的贡献率分别约为62.5%和37.5%,对最大横向拉应力的荷载耦合效应的贡献率分别约为61.7%和38.3%。在铁路-公路耦合荷载作用下,枝城长江公铁同面钢桁架梁桥面铺装层的最不利等效应力小于等效桥面铺装层材料的容许应力。     

沌口长江大桥钢桥面铺装荷载谱研究

为更有效预测正交异性钢桥面铺装层的疲劳寿命,需针对项目预测交通量尤其是重载情况进行分析研究,对正交异性钢桥面板的结构特性进行力学分析。通过调研分析临近过江通道实际监测的交通数据,得出桥面轴载谱。建立钢桥面铺装有限元模型进行计算分析,得出钢桥面铺装最不利荷位中心横向位于U形肋与桥面接缝处,纵向位于距离横隔板0.2 m处,得到了不同轴载作用下铺装层的关键力学指标形变量和应变量,结合轴载谱得出荷载谱,并推算出初步设计阶段铺装层的疲劳寿命仅为2年。     

考虑不同轴载和行车速度的沥青路面弯沉响应分析

利用ANSYS有限元分析软件建立沥青路面结构有限元分析模型,计算了不同行车速度条件下轮隙中心处和荷载作用面正下方的路表弯沉响应规律,研究弯沉和行车速度的关系;然后考虑不同荷载水平,分析重载条件下的路表弯沉响应.研究表明,沥青路面动态弯沉和静态弯沉之间存在显著差异,移动荷载(车速为30 km/h)作用下路表弯沉为静载作用下路表弯沉的50％左右;随行车速度增加,路表弯沉峰值减小,且峰值出现时间出现滞后;超载60％和140％时,弯沉等效的轴载换算系数分别为0.93和1.03,大于规范给出非标准轴载按弯沉等效的轴载换算系数0.87.     

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。     

正交异性钢桥面板第一体系受力状态对铺装层的影响

针对不同桥型主梁上正交异性钢桥面铺装层破坏的差异，采用预应力模拟正交异性钢桥面板的第一体系应力，用有限元方法计算作用有不同预应力水平的局部正交异性钢桥面系在标准轴载作用下的力学响应。得到了局部桥面系铺装层的各控制指标值分别随预应力水平的变化关系。结果表明，第一体系纵向正应力对铺装层表面最大纵向拉应变影响显著，第一体系横向正应力对铺装层表面最大横向拉应变影响较大，而第一体系应力状态对最大肋间相对挠度的影响很小、对层间最大剪应力基本没影响。     

匝道钢桥面铺装层力学分析

匝道钢桥局部段具有大纵坡,小半径的特点,汽车正常行驶于该桥段时车速会明显放缓,在行车荷载作用下铺装层内部应力分布较为复杂。运用有限元软件ABAQUS建立局部正交异性钢桥面结构模型,分析紧急制动状态下匝道钢桥面铺装层受力特性。     

正交异性钢桥面沥青混凝土铺装层荷载图式研究

钢桥面铺装荷载图式是钢桥面铺装力学分析的基础。利用三维有限元方法对265／70R19．5（11．00R20）轮胎与正交异性钢桥面铺装的接触过程进行了模拟，计算出了轮胎与铺装接触的平面分布以及接触区域内应力的分布特性。研究结果表明：轮胎与铺装接触区域的平面形状以及接触区域垂直应力分布等都随着汽车荷载的变化而变化；当汽车轴载超过100kN时，轮胎与铺装接触区域的平面形状近似为矩形；当轮胎作用于正交异性钢桥面U形加劲肋腹板顶面时，轮胎与铺装层接触区域的垂直应力横向分布接近于“凸”形，当轮胎作用域正交异性钢桥面板U加劲肋腹板之间时，接触区域的垂直应力横向分布接近于马鞍形。在钢桥面铺装力学分析时选用双矩形荷载能够较好的模拟轮胎与铺装接触平面的实际状况，而轮胎荷载的横向分布应该综合考虑轮胎作用最不利位置之后决定。     

面向桥面铺装动力响应分析的多尺度桥梁模型

为了解决传统桥面铺装设计方法不能反映在行车荷载与桥梁振动特性耦合作用条件下的铺装动力响应问题,提出一种面向桥面铺装动力响应分析的多尺度桥梁模型的构建新方法。该方法首先综合考虑桥面铺装和桥梁结构特性对建模的要求,建立整桥有限元仿真模型,然后构建精细化桥面铺装体系局部梁段模型,最后通过动力子结构方法将整桥结构与桥面铺装局部结构衔接,并以某大跨径悬索桥为例进行实例分析。结果表明：由于考虑整桥动力特性和不平度的影响,将使计算结果（不平度等级为A）比静力计算结果大10%～15%,并且随着不平度的增加而非线性增加;采用该模型的构建方法可以避免现行桥面铺装设计中采用静载偏不安全的缺点。     

钢桥面铺装层粘弹塑性研究及数值分析

钢桥面铺装层的沥青混合料具有明显的粘弹塑性材料力学特性，应用Perzyna理论，对沥青混合料铺装层行车荷载响应特性进行数值模拟，给出铺装层在行车荷载作用下的永久变形，对铺装层的局部拥包及车辙等现象进行评价．结果与M．R．Thompson结果取得了很好的一致。     

超高性能混凝土组合钢桥面承载性能试验研究

为了解超高性能混凝土组合钢桥面在静力作用下的裂缝扩展情况和承载能力,以某长江大桥正交异性钢桥面板构造细节为背景设计试验梁(单U肋),采用有限元分析和模型试验的方法研究超高性能混凝土组合钢桥面在静力加载过程中的裂缝扩展形态和位移、应变的变化规律。结果表明:加载至13%极限荷载时,中横隔板顶面附近观测到裂缝;达到极限荷载时,裂缝最大宽度达0.15mm;超高性能混凝土与钢结构能够协同工作;加载过程中超高性能混凝土的抗裂性能良好,达到极限承载能力时,钢结构先发生屈曲;在设计荷载作用下,超高性能混凝土铺装层能够满足耐久性要求,组合钢桥面具有较大的静力承载能力富余度。