钢桥桥面沥青混凝土铺装力学分析

本文主要利用有限元分析方法分析车辆荷载对铺装层的动力影响.结果表明:车辆在桥面以一定速度行驶时,动力影响显著;为了保证铺装层的耐久性,须对行驶车辆限载;铺装层厚度对桥面铺装层动力影响较大.     

ANSYS有限元模型的桥面铺装应力分析

运用ANSYS有限元软件,对桥面铺装层的应力受油毛毡防水粘结层厚度变化的影响进行分析。通过对三跨等截面混凝土连续箱梁桥进行有限元建模分析,确定桥梁最不利荷载作用位置,并得出粘结层厚度变化的影响情况。结果表明:粘结层与下层沥青铺装间应力随着油毛毡厚度的增加而增大,上下沥青铺装层间及上层沥青铺装层表面的应力则随之减少。     

钢桥桥面铺装层间剪应力影响因素及简化计算

为了减小钢桥桥面铺装层间剪应力, 建立桥面系三维有限元计算模型, 分析了不同荷位、钢板厚度、U肋开口宽度、铺装厚度、铺装模量、层间接触条件以及轴载大小对铺装层间纵横向剪应力的影响, 推导了实用的应力简化计算公式。研究发现桥面板不均匀变形使得铺装层间剪应力远大于同条件下的路面结构; 影响显著的因素依次为轴载大小、钢板厚度、U肋开口宽度以及铺装参数; 层间完全光滑有利于抗剪, 但降低了桥面系整体刚度; 控制重载, 加强桥面系刚度与选择柔性层间粘结材料是减小层间剪应力的有效措施。     

超载作用下沥青混凝土桥面铺装的力学性能

针对交通量和重型车辆的增加,桥面病害普遍的问题,以20m的简支板桥为例,建立三维有限元模型,对不同荷位下的铺装层的力学性能进行分析,为铺装层的设计施工提供了理论依据。     

水泥混凝土桥面铺装的力学分析

桥面铺装层的破坏已成为桥梁主要病害之一,其既有结构设计方面的原因,也有铺装材料本身的原因。文章在分析铺装层的受力变形时,将铺装层与正交异性板结构作为一个整体来考虑,分析不同荷载作用下桥梁铺装层的受力特性。通过分析3种典型铺装结构受力特性．研究铺装结构的合理性。     

沥青混凝土桥面铺装受力特性的有限元分析

针对混凝土桥梁沥青混凝土桥面铺装层的受力状态,建立力学分析模型,并通过对桥面铺装体系在各种荷载作用下的受力分析,分析铺装层的变形情况,研究其应力变化规律,确定铺装层与桥面板连接刚度的适宜范围．为桥面铺装层设计提供力学理论依据。     

沥青混凝土桥面铺装层的动力有限元分析

基于汽车对桥面的动力作用,对典型的沥青混凝土桥面铺装结构建立了线弹性三维有限元模型,运用动力学基本理论和有限元方法,分析了移动荷载作用下桥面柔性铺装层竖向变形、主拉应力和最大剪应力的时程响应规律,并研究了不同车速和超载水平对桥面柔性铺装层的力学指标的影响规律,为沥青混凝土桥面铺装的研究提供了有力的支持。     

钢桥面铺装的拉应力分析

针对典型的钢桥桥面铺装体系，采用SAP有限元软件，分析了铺装层内的拉应力的变化规律。分析表明，铺装层的最大横向拉应力远远大于最大纵向拉应力，最大横向拉应力通常出现在梯形加颈肋肋顶的铺装层表面，铺装层的模量也对拉应力影响很大。     

纵坡弯道桥面沥青铺装结构剪应力分析

依据纵坡弯道车辆荷载作用特性,建立纵坡弯道桥面铺装结构三维有限元模型,分析车辆载重、行驶速度、弯道半径、纵坡坡度、沥青铺装层厚度与模量对水平剪应力的影响。结果表明：设计时避免最小半径极限值与纵坡坡度最大值同时出现,适当增大沥青铺装上层模量、铺装层总厚度、减小沥青铺装下层模量,并严格控制纵坡弯道上车速及车辆载重,可减少沥青铺装层发生推移病害的可能性。     

薄层沥青混凝土在桥面铺装中的力学响应

采用ABAQUS有限元分析软件, 建立水泥混凝土箱梁桥与工字梁桥三维整体有限元模型, 分别研究了不同厚度薄层沥青混凝土铺装层在车辆荷载和温度荷载作用下的力学响应, 以及铺装层自重对桥梁结构内力的影响。研究结果表明: 在车辆荷载作用下, 铺装层厚度由4 cm增加至12 cm时, 箱梁桥与工字梁桥铺装层最大竖向剪应力分别增长了约72%与40%, 因此, 薄层铺装能够降低层内竖向剪应力水平, 有利于缓解车辙病害的发展; 在温度荷载作用下, 铺装层厚度对层内拉应力及层底剪应力的影响并不明显, 力学指标基本处于同一水平; 在重力荷载作用下, 厚度为4 cm的薄层铺装相对于12 cm的铺装层能够分别降低箱梁桥桥体内部最大Mises应力及最大主拉应力19.62%与17.70%, 而对于工字梁桥而言, 能够分别降低应力水平13.79%与10.16%, 从而改善了桥梁结构受力状况。可见, 薄层沥青混凝土应用于桥面铺装具有良好的力学可行性, 在综合考虑环境与材料性能的基础上可在实际工程中推广应用。     

正交异性钢桥面板铺装层受力分析

针对现有铺装层常见的纵向裂缝、推移、局部拥包、搓板等破坏形式,应用有限元法分析了不同位置的荷载对铺装层最大拉应力、最大剪应力和表面最大竖向位移的影响,并比较了单轮荷载和双轮荷载作用下铺装层受力的差异。分析表明,水平荷载对铺装层的影响主要体现在剪应力方面,且对纵向剪应力的影响很大;当以铺装层最大拉应力作为设计指标控制铺装层开裂破坏时,单轮荷载的计算结果较双轮荷载的大;当以粘结层的剪切应力作为设计指标控制铺装层的剪切破坏时,双轮荷载的计算结果较单轮荷载的大。     

有限元法在桥面铺装受力分析中的应用

有限元分析软件是桥梁工程中使用广泛的软件之一.作者通过对有限元软件的运用理解,尝试使用其验证应用力学理论公式推导的桥面铺装层与桥面板之间非完善接触的受力情况,并验证了桥面铺装材料弹性模量与桥面板材料弹性模量比值对于桥面铺装层应力分量的影响.     

钢桥面沥青混凝土铺装疲劳裂缝扩展数值分析

为揭示钢桥面沥青混凝土铺装裂缝行为机理, 分析了铺装层疲劳裂缝扩展阻力曲线, 利用复合梁疲劳试验数据, 采用三维有限元方法, 研究了铺装层裂缝启裂、扩展直至失稳的全过程。结果表明: 疲劳裂缝扩展阻力曲线形式与材料类型和“铺装层+钢板”复合结构有关系; 当天然初始裂缝长度为0时, 疲劳裂缝扩展一般存在3个阶段: 起始扩展区、稳态扩展区和失稳扩展区, 此时复合梁的疲劳寿命接近800万次; 当初始裂缝长度为10 mm时, 疲劳裂缝扩展直接进入失稳扩展区, 疲劳寿命约为200万次; 裂缝增长率与荷载作用次数之间存在良好的非线性关系。可见, 钢桥面铺装层宜选用空隙率小、易密实的铺装材料, 同时可根据荷载作用次数推断出铺装层疲劳裂缝的状态。     

大跨钢桁架悬索桥有限元模型实用修正方法

以沪蓉国道四渡河深切峡谷特大钢桁架悬索桥为工程背景, 综合考虑悬索桥结构非线性与重力刚度因素影响, 采用ANSYS的APDL语言编写桥梁模型修正优化程序, 实现了有限元分析和模型修正的同步计算。通过对比不同的优化算法、不同的目标函数与不同的约束条件对模型修正效果的影响程度, 并结合实测吊杆力数据和考虑伸缩缝刚度参数影响, 提出了一种全面反映悬索桥结构特性的桥梁有限元模型实用修正方法。采用频率残差目标函数, 将频率、振型参数与其他静力信息作为约束条件, 进行了模型零阶优化计算。计算结果表明: 修正后模型的结构静动力计算响应与实测响应之间的误差明显减小, 各测点静力变形误差小于8%, 振动频率误差小于5%, 并且有限元模型的参数变化合理, 保证了参数本身的物理意义, 从而利用修正方法获得了四渡河特大桥的基准有限元模型。     

钢桥面铺装混合料三轴重复加载试验变形特性

为了研究钢桥面铺装材料的高温变形特性及其车辙预估方法, 针对MA及SMA两种钢桥面铺装混合料, 采用三轴重复加载试验评价其高温性能, 并根据试验结果, 通过多元线性回归得到材料的非线性计算模型参数, 使用ABAQUS有限元软件, 模拟三轴试验过程, 将计算变形与实测变形相比较。发现两种混合料高温变形发展规律以及对不同荷载条件的响应方式不同, SMA具有优异的高温抗变形能力; 有限元模拟的误差约为10%。分析结果表明: 采用三轴重复加载试验和多元线性回归确定材料的非线性计算模型参数的方法可靠, 模型参数可用于沥青桥面铺装的车辙变形预估。     

耐久性沥青路面混凝土基层荷载应力三维有限元分析

为了分析各因素对耐久性沥青路面混凝土基层荷载应力的影响, 建立了三维有限元模型, 确定了计算参数, 通过正交设计法安排参数组合, 计算混凝土基层底面的荷载应力, 并对计算结果进行极差与方差分析。分析结果表明: 混凝土基层底面荷载应力随沥青面层厚度增大总体呈减小趋势, 但减小幅度不大, 随基层厚度增大而减小, 随基层模量增大而增大, 随地基模量增大显著减小, 面层模量变化对基层荷载应力几乎无影响; 置信概率为95%时, 对基层荷载应力有显著影响的因素是地基模量、基层模量和基层厚度, 当置信概率为90%时, 地基模量、基层模量、基层厚度和面层厚度影响的显著性依次减小。     

正交异性钢桥面铺装层的力学特性分析

分析在不同的荷载位置下, 对应不同沥青混凝土模量值的正交异性钢桥面铺装层的应力应变特性及与钢板的粘结性能。通过分析, 确定最不利加载位置和铺装层材料的各项力学指标, 如铺装层材料最大容许拉应力、最大容许拉应变以及粘结层材料的剪切强度等, 作为铺装层材料参照标准, 探索合理的铺装层方案。     

钢纤维混凝土桥面铺装施工技术

结合三峡工程实例,论述了钢纤雏混凝土的配合比设计、施工工艺、质量控制。从应用效果看,桥面采用钢纤堆混凝土铺装层具有较好的社会效益和经济效益。     

轮胎与钢桥面铺装接触力学分析

为进一步分析钢桥面铺装的真实受力特性,对轮胎与钢桥面铺装的接触力学行为进行了研究.通过建立轮胎模型,对轮胎接地压力进行计算,并与实测数据对比验证了轮胎接触模型的准确性;通过建立轮胎与桥面接触模型,对不利荷载位置时桥面铺装的力学响应计算与分析,得出铺装层竖向位移、铺装层顶弯拉应力、粘结层剪切应力的分布特性,指出桥面铺装典型病害产生的力学机理;通过对设定的一组铺装层计算模量对应的铺装层力学响应极值进行计算,得出铺装层弯拉劲度模量变化对铺装层力学响应的影响规律,并对比分析了轮胎荷载与均布荷载对结算结果的影响作用.结果表明：在等量荷载条件下,采用轮胎与桥面接触模型计算出的铺装层最大层顶反弯应力、粘结层最大剪切应力均明显大于采用均布荷载的计算结果,其中：铺装层层顶反弯应力增幅约为5%,粘结层剪切应力增幅约为9%.采用轮胎与桥面接触模型进行钢桥面铺装设计会更为安全.