用能量法分析钢桥面沥青混合料铺装体系疲劳特性

介绍了沥青混合料的滞后回路方程和能耗分析方法,并用能量法分析了钢桥面沥青混合料铺装体系疲劳特性, 提出了疲劳寿命预测公式。通过南京长江第二大桥钢桥面铺装体系疲劳试验结果的实例分析,表明能量法可用于分析钢桥面沥青混合料铺装体系疲劳特性,其疲劳寿命预测结果是较为精确的,而且指出了环氧沥青混凝土铺装具有很好的抗疲劳性能。     

基于损伤-断裂力学的钢桥面铺装体系疲劳特性研究

基于损伤，断裂力学的方法就钢桥面沥青混合料铺装体系在循环荷栽作用下的力学行为和疲劳损伤特性进行理论分析。采用粘弹性损伤模型的能量转换方法对钢桥面沥青混合料层应力场、应变场及损伤场分布状况和演变规律进行研究，同时，建立了结构的疲劳寿命理论预测公式。最后。通过南京长江第二大桥钢桥面铺装体系疲劳实例分析，验证了预测公式的合理性，并与其他预测方法的结果进行了比较。     

基于能耗法的水泥混凝土桥梁铺装层复合结构疲劳特性分析

能量法为分析沥青混合料疲劳特性的有效方法之一,应用于分析水泥混凝土桥面铺装复合结构的疲劳特性。首先,介绍了沥青混合料的能耗分析方法;其次,根据铺装复合结构设计原理,推导得到基于能耗原理的疲劳寿命方程;最后,通过复合梁3点弯曲疲劳试验,得到能量法参数及相关回归系数,可以预测不同轴载作用下铺装体系的疲劳寿命。结果表明:采用能耗法建立的铺装层疲劳方程可写为能耗(W0)-寿命(N f)形式;研究成果对建立水泥混凝土桥面铺装层疲劳设计理论和方法,有效预估水泥混凝土桥面铺装层使用寿命,具有较强的理论意义与应用价值。     

基于环氧沥青黏结层的混凝土桥面薄层铺装疲劳性能研究

采用损伤-断裂力学的方法,就基于环氧沥青黏结层的混凝土桥面薄层铺装在循环荷载作用下的力学行为和疲劳损伤特性进行理论分析。为改善混凝土桥面铺装调平层与铺装层间的黏结、防水性能和避免铺装层早期开裂病害,提出基于环氧沥青黏结层的混凝土桥面薄层铺装技术。基于黏弹性损伤模型的能量转换方法,对混凝土桥面薄层铺装复合结构的应力场、应变场及损伤场分布状况和演变规律进行研究。同时,建立了结构的疲劳寿命理论预测公式。结合沪苏浙高速公路江苏段三白荡特大桥桥面铺装实体工程,对基于环氧沥青黏结层的沥青混凝土铺装层疲劳寿命预估模型进行现场验证。结果显示,基于环氧沥青黏结层的混凝土桥面薄层铺装具有很好的抗疲劳性能。     

钢桥面铺装材料疲劳性能研究

针对钢桥面铺装层容易出现疲劳开裂与车辙破坏的特点,提出采用4种有代表性的铺装层沥青混合料,通过应变控制模式下的四点弯曲疲劳试验方法,研究其疲劳特性以提高钢桥面铺装层的抗疲劳耐久特性和高温稳定性。通过多个应变水平下的疲劳试验,分析了沥青混合料劲度模量与改性沥青品质、疲劳寿命、滞后角的关系,验证了疲劳寿命与累积耗散能在双对数坐标下的线性关系,得出不同改性沥青混合料的疲劳曲线和疲劳方程。不同的铺装层材料很难建立相同的疲劳预测模型,只能根据直接的疲劳试验获得混合料的抗疲劳耐久特性。     

特大桥梁沥青铺装层材料性能试验研究

为保证沥青铺装层具有优良的抗水损害和疲劳寿命,应进行专门的沥青混合料配合比设计。结合京港澳高速公路郑州黄河公路大桥的桥面铺装层设计,在室内首先对AC-13I、AK-16A和AC-16I进行了配合比设计,并对各结构单层进行了APA浸水车辙试验和疲劳试验。为模拟桥面铺装层的整体工作状况,又选取两种双层桥面铺装层结构方案A、方案B,在室内进行了高温状况下复合板车辙及复合梁疲劳试验。试验结果表明,在选定的配合比下条件下,单层中的AC-13I型沥青混合料有更好的抗水损害性能;双层桥面铺装层结构方案B具有优良的抗车辙和疲劳性能。综合比较后,方案B可用于指导黄河特大桥桥面的沥青铺装层施工。     

水泥混凝土桥面柔性铺装结构优化

为进一步对水泥混凝土桥面柔性铺装结构进行优化,通过对比普通沥青路面直接套用于桥面铺装时的力学特性,对不同沥青混合料的路用性能和力学性能进行分析;借助力学模型软件对不同组合的结构受力状况作计算。结果表明:桥面铺装层承受更大的应力,而相对位移值较小;骨架密实型沥青混合料用于桥面铺装具有更好的抗车辙性能和抗弯拉强度;柔性铺装中增加矿料粒径有利于增加混合料的摩擦角,但抗剪强度降低,应选择路用性能较高的混合料进行组合使用。     

大跨径钢桥桥面铺装层疲劳特性试验研究

利用有限元方法对某大跨径钢桥面铺装层进行力学分析,以此为依据,现场采样,进行了环氧沥青混合料与钢板的结合件的疲劳试验。结果表明,该大跨径钢桥采用环氧沥青混合料铺装是成功的,其使用寿命可达15 年以上。     

桥面铺装沥青混合料层位功能的数值仿真分析

采用数值仿真手段对桥面铺装各层位受力状况进行了分析比较。结果表明,桥面铺装中面层比路面受力条件更加严苛,各项力学指标都接近上面层的标准,因此建议桥面铺装的中面层沥青混合料的各项路用性能指标采用上面层的路用性能指标,混合料各项性能尽量接近上面层的沥青混合料。     

钢桥面浇注式沥青+改性沥青SMA铺装结构疲劳抗裂性能评估

为评价钢桥面铺装材料抗疲劳开裂性能,采用四点弯曲试验进行不同温度和应变条件下的高弹改性SMA10疲劳试验,建立不同温度下的疲劳行为方程;通过有限元模型提取铺装层顶面最大弯拉应力,计算SMA10在不同温度区间疲劳损伤度,建立钢桥面铺装疲劳开裂预估模型。研究结果表明,温度和应变对钢桥面铺装开裂影响显著;温度每升高10℃,高弹改性SMA10的疲劳寿命提高4~5倍;应变条件和疲劳寿命之间具有很好的指数函数关系,其相关性系数均大于0.9;通过预估模型结果表明,浇注式沥青混合料GA10+高弹改性沥青SMA10结构的疲劳开裂寿命为16年,其预估结果为钢桥面铺装方案的选择提供了理论依据。     

铁路桥梁超高性能混凝土桥面铺装力学性能分析

针对铁路桥梁超高性能混凝土桥面铺装层的受力特点,结合某连续钢桁梁特大桥工程,采用有限元软件建立力学分析模型。通过对桥面铺装层最不利荷载位置进行分析,研究桥面铺装结构的纵、横向应力及疲劳应力,发现超高性能混凝土铺装层能够有效改善正交异性钢桥面板的应力状态,确定了超高性能混凝土铺装层设计的力学控制指标。     

随机车辆荷载流下UHPC加固正交异性钢桥面板疲劳性能评估

疲劳开裂是正交异性钢桥面板常遭遇的病害之一,而其与桥面铺装刚度较大使得关键细节应力幅过大密切相关,因此,利用UHPC提升桥面铺装刚度是缓解疲劳应力的重要手段.为研究实际车流作用下的关键细节的疲劳性能,以跨沿洛河某公路斜拉桥为例,开展了钢-UHPC组合铺装正交异性钢桥面板构造细节的应力影响面分析,并利用监测记录的实际车流...     

淮安大桥桥面铺装层力学分析

结合宿淮高速公路上淮安大桥实体工程,针对大跨径水泥砼桥面受力特点,建立力学分析模型对桥面铺装体系进行受力分析,找出铺装层的最不利荷载位置,研究该位置下铺装层的应力应变规律,确定铺装层设计的各个控制指标,比较移动荷载作用下铺装层的响应,为桥面铺装层设计提供力学理论依据。     

混凝土桥桥面铺装力学分析

针对钢管混凝土系杆拱桥的受力特点,建立力学分析模型对桥面铺装体系进行受力分析,找出铺装层的最不利荷载位置和加载方式,研究该位置和加载方式下铺装层的应力应变规律,确定铺装层设计的各个控制指标,为桥面铺装层设计提供力学理论依据。     

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。     

基于UHPC预制结构的BRT站台铺装层快速维修技术

为有效延长城市快速公交系统（BRT）站台铺装层的使用寿命并提升正交异性钢桥面板的抗疲劳性能,同时满足不中断交通的需求,提出了“正交异性钢桥面板+短剪力钉+预制超高性能混凝土（UHPC）板+TPO（薄层环氧抗滑铺装材料）”的复合桥面结构及装配化施工工艺。以成都二环线高架桥BRT站台为工程背景,设计了BRT站台铺装层快速维修方案,通过有限元分析确定了最优方案,并开展了BRT站台钢桥面维修改造试验段的实施。有限元分析结果表明：10 mmUHPC灌浆料+50 mm预制UHPC板+10 mmTPO为最佳方案,维修方案的剪力钉受力性能、UHPC抗裂性能均满足结构受力需求,且具有较大的安全储备,改造后正交异性钢桥面板常见疲劳敏感细节的疲劳性能显著提升。结合试验段实施提出了涵盖UHPC板预制、原铺装层处理、预制UHPC板安装和磨耗层与沥青接缝施工4个流程的城市BRT站台铺装层维修施工工艺,为同类型公交站台铺装层维护提供了理论和技术支撑。     

正交异性钢桥面水泥基铺装过渡层的研究

首先以铺装层与含加劲肋和纵横隔板的正交异性钢桥面局部梁段作为计算对象,进行有限元分析,发现随铺装下层模量的增大,铺装层与钢桥面板复合效应增强,使铺装层总体受力也越有利,故有必要研制模量较大的水泥基铺装过渡层,以改善正交异性钢桥面板与铺装层之间的受力状态。其次,鉴于轻质混凝土与聚合物改性水泥混凝土的优越性,开展合理选材与配合比设计研究,研制同时具备这2种混凝土优点且适用于钢桥面过渡层的轻质聚合物水泥砂浆(LPCM)。然后,对所研制的轻质聚合物水泥砂浆进行抗压强度、抗折强度、疲劳性能、应力应变曲线特点和改性机理等进行了分析。研究发现:所研制的砂浆密度约1 800 kg/m3,为轻质砂浆;丙烯酸乳液的掺入有利于降低轻质砂浆水灰比、改善浆体工作性、增大轻质砂浆的柔韧性与抗裂性,但存在一个最佳掺量问题;具有高抗拉强度的聚合物膜是显著改善其抗折强度、压折比、弯曲韧性和疲劳性能等一系列力学性能的根本原因。轻质聚合物砂浆是一种性能优异的柔韧性水泥基材料,建议使用在对厚度、自重和柔韧性有一定要求的钢桥面铺装过渡层。     

基于有限元法的混凝土梁桥沥青铺装结构力学分析

以高速公路混凝土梁桥沥青混凝土桥面铺装为研究对象,以弹性力学为理论基础,采用ANSYS有限元软件建立了混凝土梁桥沥青混凝土桥面铺装整体结构模型,将实体子午线轮胎模型运用到桥面铺装结构分析中,同时考虑了轴重和胎压对结构受力的影响,研究了多因素条件下混凝土梁桥沥青混凝土桥面铺装结构的应力敏感性,为复合桥面铺装结构设计提供参考依据。     

大跨径钢桥铺装组合结构疲劳性能研究

由于钢桥面的特殊结构,常用疲劳试验装置不能很好地模拟桥面铺装的疲劳破坏模式。为了正确评价桥面铺装沥青混合料的疲劳性能,通过有限元分析,建立钢桥面铺装最不利荷载模型,检验各铺装结构的抗疲劳性能。根据有限元分析模型提出了进行钢桥面铺装组合结构疲劳试验的室内疲劳试验模型。按照模型尺寸加工了试验装置,并对常用的3种桥面铺装组合结构进行了疲劳试验验证,试验结果与3种铺装组合结构在实体工程中的使用寿命基本吻合。