超重荷载钢桥铺装结构设计与桥梁加固方案研究

交通荷载对钢桥面铺装的使用寿命有很大影响,为设计出满足超重行车荷载使用要求的钢箱梁桥面铺装,运用有限元方法分析了3种备选铺装结构在超重荷载作用下的力学性能,并进一步研究为改善铺装受力状况而采取的桥梁加固措施,为桥梁结构与桥面铺装一体化设计做出了有益的尝试。根据研究结果,推荐钢桥面采用"7.5 cm三层环氧沥青混凝土"铺装结构,并对桥梁结构采用在腹板附近加焊纵向加劲肋的方式进行加固。研究表明,增加铺装厚度以及钢桥面板局部结构的优化,可以较为明显地改善铺装的受力状况,建议钢桥结构设计与桥面铺装设计应同步、协调进行。     

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。     

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。     

连续钢箱梁支点负弯矩区钢桥面铺装受力特性分析

连续钢箱梁在恒载、活载作用下,支点截面将出现较大的负弯矩,钢桥面铺装处于受拉状态。本文结合崇启大桥钢桥面铺装工程,探讨了影响支点负弯矩区钢桥面铺装受力的荷载因素,提出了三种荷载组合并进行了铺装受力概念分析。结果表明,连续钢箱梁支点负弯矩区钢桥面铺装受力复杂,应考虑二期恒载重力、汽车荷载、汽车制动力、温度作用、剪力滞效应等因素,并在若干不利条件下进行荷载组合,力学分析结果可作为铺装材料强度设计和铺装结构疲劳设计的依据。     

大跨径钢桥面铺装有限元模拟分析

运用有限元及子模型法分析了桥梁整体变形对铺装层的受力状态的影响,并分析了局部轮载作用下正交异性钢桥面铺装的内部受力状态及应变分布特点。分析了铺装层模量对其受力状态的影响,对磨耗层及刚度过渡层的模量组合进行了优化设计分析。分析结果表明钢桥面铺装设计的控制受力因素是轮载局部作用下铺装层的横向应变,铺装层模量对铺装层的受力状态有显著影响。     

钢桥面系统各项参数敏感性分析

大跨径钢桥桥面系统一般由钢箱梁盖板、纵向加劲肋，横隔板以及沥青铺装层组成，在车辆荷载作用下，铺装层的受力状态相当复杂。作为沥青铺装层的支承体系，钢桥面板体系的结构特性与结构刚度是影响铺装层受力的主要因素，因此就可以通过改变桥各项参数来分析桥面系统刚度的改变对铺装层受力的影响程度。本文利用有限各分析方法，对影响桥面系刚度的各项参数进行分析，揭示了钢桥面沥青铺装层受力大小与桥面系统各项参数的内在联系。     

铺装层工作机理的模型试验分析

为了研究混凝土桥面铺装层对桥梁结构校验系数的影响,以简支混凝土空心板室内缩尺模型为对象,在不同试验工况下,测试并得到了空心板的应变、挠度值,然后通过理论分析分别研究了桥面不参与受力、全部参与受力、部分参与受力等多种情况下的空心板的理论值,并将其与试验测试值进行对比分析,结果发现在模型桥梁中有约2/3的桥面铺装层参与了结构的整体受力。表明桥面铺装层对空心板的校验系数影响显著,其结论可为梁桥荷载试验中校验系数的取值范围提供理论依据。     

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。     

千岛湖1号桥桥面铺装层受力敏感性分析

明确铺装结构受力特性是桥面铺装材料设计的前提条件。结合千岛湖1号桥实体工程,为了给后续铺装用沥青混凝土材料选择和结构设计提供技术支持,针对大跨径水泥混凝土桥面受力特点,运用三维有限元分析软件建立合理的力学模型,对铺装层数、铺装层厚度、铺装层模量、外界温度和荷载大小等影响因素做出敏感性分析。研究表明：上述因素对铺装层受力都有一定的影响,其中桥面摩擦系数和胎压的影响最为敏感,建议在桥面铺装设计时,在满足桥面抗滑性能的基础上,尽量减小摩擦系数,并严格控制超载车辆。     

连续刚构桥沥青混凝土桥面铺装线性受力特性

在连续刚构桥施工时,沥青混凝土铺装层是非常重要的桥面行车体系,面层的受力在普通路面结构存在一定的差异,如果处理措施不当,很容易造成病害。当前,在设计桥梁结构时,只是将沥青混凝土铺装层作为构造层来进行考虑,并且对阻尼因素、车速、超载等因素的影响考虑不够全面。为了保证桥梁结构安全运营,需要分析连续刚构桥沥青混凝土桥面铺装线性受力特征。文章以实际工程为例,通过建立整体有限元模型,对连续刚构桥沥青混凝土桥面铺装线形受力特点进行了分析,保证了连续刚构桥沥青混凝土桥面铺装层的结构安全。     

基于病害控制的城市中小跨径钢桥面铺装设计

通过对城市中小跨径钢桥面铺装进行力学分析,明确了不同荷载条件和结构条件对铺装体系的受力影响,在此基础上,提出基于病害控制的铺装设计力学指标和标准。此外,结合城市中小跨径桥梁的荷载和结构特点,给出铺装材料和防水粘结材料的性能要求,以及铺装结构组合的设计原则和建议。研究成果对城市中小跨径钢桥面铺装设计具有一定的参考价值。     

连续箱梁桥桥面混凝土铺装层的受力分析

通过对连续箱梁桥桥面的铺装层受力分析,分析了桥面混凝土铺装层在动、静荷载下的最不利荷载位置,随后分别考虑了水平荷载、超载、铺装层厚度、以及铺装层模量力学响应影响,得出较强抗剪性能的粘结层对保持桥面铺装层整体结构的连续有显著作用,用一定模量的材料应用于铺装层,保证抗拉强度满足相应要求,对连续箱梁桥桥面铺装层设计施工有一定的指导作用。     

连续箱梁桥桥面混凝土铺装层的受力分析

通过对连续箱梁桥桥面的铺装层受力分析,分析了桥面混凝土铺装层在动、静荷载下的最不利荷载位置,随后分别考虑了水平荷载、超载、铺装层厚度、以及铺装层模量力学响应影响,得出较强抗剪性能的粘结层对保持桥面铺装层整体结构的连续有显著作用,用一定模量的材料应用于铺装层,保证抗拉强度满足相应要求,对连续箱梁桥桥面铺装层设计施工有一定的指导作用。     

虎门二桥钢桥面铺装方案研究分析

针对虎门二桥钢桥面板结构、铺装温度环境、交通荷载特点、路线纵断面线形特点等因素的影响,进行了虎门二桥钢桥面铺装结构受力分析。采用有限元模拟,计算桥面铺装受力状态和影响规律,并把虎门二桥钢桥面铺装层与虎门大桥钢桥面铺装的力学响应进行对比分析。综合考虑各影响因素,虎门二桥钢桥面行车道铺装方案推荐采用环氧沥青混凝土,中央分隔带铺装方案推荐采用浇注式沥青混凝土。     

基于单板承载的钢纤维混凝土铺装结构工作性能试验分析

桥面铺装层是分散车轮集中载荷的桥面板保护层,直接参与结构受力。不同的铺装层设计对桥梁结构承载能力储备的影响不同。为研究钢纤维混凝土桥面铺装层参与结构受力的工作性能,通过无铺装层、有混凝土铺装层和有钢纤维混凝土铺装层空心板梁单板试验,研究铺装层对空心板梁受力性能的影响。试验结果表明,桥面铺装层与空心板梁共同受力性能良好,铺装层能显著提高结构开裂荷载和极限承载能力,增大结构刚度和改变结构破坏形态。     

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。     

一种计入桥面铺装非完善接触效应的箱梁结构计算方法

采用有限元软件对桥面铺装与箱梁结构桥面板之间的非完善接触进行局部仿真分析,提取荷载一滑移曲线获得界面之间的剪切刚度,并在整体模型中用弹簧单元模拟界面之间的剪切刚度,对猫铺大桥结构进行三维空间分析.通过这种计算模式分析结构在荷载作用下的的整体响应,探讨比较了考虑混凝土与桥面铺装界面滑移对箱梁结构受力性能的影响.研究得出了考虑铺装层参与截面受力能提高结构开裂荷载和极限承载能力、增大结构刚度的结论.计算结果对考虑铺装层作用时箱梁计算提出合理建议,具有一定的经济和社会效益.     

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.     

混凝土箱型梁桥桥面铺装最不利荷位分析

桥面铺装问题解决的前提,是明确铺装层结构的受力状态及特点。为了了解水泥混凝土桥的桥面铺装在荷载作用下的力学响应,必须首先确定各种应力应变相对应的桥面最不利荷载位置。采用三维有限元计算方法,利用实测的标准荷载及超载数据,以公路桥中常见的箱型结构梁桥和沥青混合料桥面铺装组成的体系作为分析对象,分析了应力应变值随荷载位置变化的规律,得出了桥面上荷载最不利受力位置。分析的结果可作为进一步分析桥面铺装受力规律的基础。     

桥面铺装对中小跨径桥梁力学性能影响研究

为分析桥面铺装对中小跨径桥梁受力的影响,以空心板桥为例,通过足尺构件破坏试验,分析铺装层对主梁裂缝、变形和承载力的影响,结合整桥的荷载试验,建立3种分析模型与测试结果进行比较,并探讨了铺装层厚度对整桥受力性能的影响。结果表明,加载过程中桥面铺装与主梁共同受力性能良好,达到极限状态时,铺装层与主梁结合面无水平裂缝出现,桥面铺装能显著提高主梁的抗裂性能和极限承载力;车辆荷载作用下铺装层能够参与整桥受力,随着铺装层厚度加大,梁底拉应力先减小后增大。建议中小跨径桥梁设计和评估时,应适当考虑铺装层对主梁力学性能的贡献。