正交异性钢桥面结构对铺装受力的影响及其优化

采用有限元方法建立一座正交异性钢桥面连续梁桥的全桥空间有限元模型;在桥面施加不利车辆荷载,分析桥面板厚度和U型加劲肋厚度等因素对桥面铺装层应力的影响。分析结果表明:横向最大拉应力对铺装层受拉开裂起控制作用;随着桥面板厚度和U肋厚度的增加,桥面铺装层所受的横向最大拉应力有所减小;顶板厚度从12 mm增加至20 mm,铺装层横向最大拉应力从0.62 MPa减小至0.52 MPa,降低16%;U肋厚度从6 mm增加至12 mm,铺装层横向最大拉应力从0.63 MPa减小至0.51 MPa,降低19%。顶板厚度变化和U肋厚度变化与铺装层受力变化均为非线性关系。     

考虑悬臂结构转动的开启桥桥面铺装动响应分析

为分析开启桥在转动开启过程中桥面铺装的动力响应,以天津响螺湾海河开启桥为研究对象,利用有限元方法建立包含转轴的1/4开启桥精细模型,对开启桥变速开启全过程进行数值模拟,追踪钢桥面铺装体系在不同开启角度和不同开启速度时的动力响应,并与简化转轴的开启桥模型分析结果进行对比。结果表明:在变速开启过程中,铺装层层间剪应力在横向和纵向均呈现出明显的应力集中现象,铺装结构的拉应力和铺装层层间剪应力均随着开启角度的增大而增加,在开启角度最大时达到最大值,峰值出现的纵桥向位置均为悬臂结构的自由端;建立精细化转轴的模型转动开启过程中的动态应力响应比简化转轴静态应力结果大15%～20%;因此,建议在设计阶段开启桥铺装体系复合结构时考虑采用精细化转轴模型。     

混凝土连续梁桥沥青铺装有限元分析

利用通用有限元软件对三跨预应力混凝土连续梁桥的沥青混凝土铺装进行应力分析,通过荷载不同位置下的沥青混凝土铺装层拉应力、剪应力分析,确定出荷栽的最不利布置位置。分析荷载最不利布置下铺装层模量对铺装层拉应力及层间剪应力的影响规律,为桥面铺装层材料选择及研究提供参考。     

纵坡对钢桥面铺装层力学响应的影响

为提出大纵坡钢桥面铺装层设计指标,分析了坡道上车辆与桥面的相互作用以及沥青混合料的时温等效特性。在此基础上,采用ABAQUS软件建立了钢桥面铺装局部三维有限元模型。最后,分析了匀速行驶及紧急制动时纵坡对钢桥面铺装层力学响应的影响。结果表明:纵坡对钢桥面铺装层表面最大横向拉应力、层底最大横向剪应力和最大竖向位移几乎无影响;纵坡对钢桥面铺装层表面最大纵向拉应力和层底最大纵向剪应力影响较为显著;相比匀速行驶时,紧急制动时下坡道纵向拉应力及纵向剪应力大幅增大,尤其是纵向剪受力更不利。在大纵坡钢桥面铺装层设计中,计算铺装层表面最大纵向拉应力和层底最大纵向剪应力时必须充分考虑纵坡影响,重点考虑界面抗剪强度。     

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。     

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4cm增加至12cm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4cm的薄层铺装相对于12cm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。     

空心板桥梁铺装层受力特性分析

为了研究铺装层厚度、弹性模量和行车荷载对桥面铺装层受力特性的影响,以实际工程为背景,采用有限元软件ANSYS建立了简支空心板桥的有限元分析模型,通过改变桥面铺装层厚度、弹性模量、超载系数和水平荷载,以此来研究简支空心板桥梁铺装层应力分布。分析结果表明,铺装层内应力随铺装层厚度增大而减小,随弹性模量的增大而增大;在弹性范围内,铺装层内应力随超载系数的增大呈线性增长趋势,增大动摩擦系数,剪应力增大最为明显,横桥向和纵桥向最大拉应力基本无变化。     

公路桥梁桥面铺装常见病害分析与措施

高等级公路建设的快速发展．使桥梁的数量日益增多,但日趋大型化、重型化的过桥车辆对桥梁构件产生的冲击力及超过频率的应力也随之增加．对桥梁构件疲劳的影响也越来越大。处于极其严酷使用状态中的桥面铺装层破坏的情况时有发生．混凝土连续箱梁桥水泥混凝土桥面铺装层破坏得更为严重。桥面铺装层常出现裂缝、车辙、拥包．坑槽、松散、磨耗等情况．将直接影响车辆的通行舒适及安全。     

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     

胶粉改性沥青桥面铺装层受力特性的数值模拟

为研究胶粉改性沥青桥面铺装层在受力过程中的特性,立足实际工程,利用ABAQUS有限元软件建立力学模型并进行数值模拟分析。主要分析了不同铺装层厚度、不同弹性模量、不同的铺装层泊松比对桥面铺装层在车道荷载作用下的受力特征,结果表明:上下面层的厚度对铺装层的剪应力及拉应力均有影响;在一定范围内,最大水平拉、剪应力随弹性模量的增加而增加;铺装层纵向最大水平拉、剪应力随着泊松比的增加变小,变化量不明显。     

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。     

连续刚构桥收缩徐变对桥面铺装应力的影响

大跨径PC连续刚构桥梁的收缩徐变效应,容易诱发桥面铺装时所产生地各种病害。结合甘肃西长凤高速公路泾河特大桥,利用MIDAS/Civil软件计算泾河特大桥的短(长)期收缩徐变效应,分别建立了桥墩与跨中的局部模型,分析了收缩徐变对桥面铺装应力及其变化规律的影响。研究结果表明:收缩徐变的短期效益对桥面铺装影响明显;铺装结构产生较大的纵桥向拉应力,而剪应力较小;与跨中区域相比,桥墩处受收缩徐变影响显著。     

钢混凝土组合梁桥面铺装现浇层力学性能分析

钢-混凝土组合梁桥预制桥道板与桥面铺装现浇层存在龄期差异,针对这种差异引起的收缩徐变的不同,用错位法对现浇层的应力状态及层间剪力进行了分析,得出了桥面铺装现浇层应力及其层间剪力的计算公式。最后通过实例计算,得到了铜-混凝土组合梁桥面铺装现浇层收缩徐变所产生的应力。计算结果表明,随着现浇铺装层龄期的增加,铺装层的拉应力逐渐增大,可致混凝土开裂,因此应采取适当的防裂措施。     

正交各向异性钢桥面板铺装的疲劳承载力试验研究

针对广东北江大桥钢桥面结构及铺装层设计情况，计算钢桥面板局部应力，实测获取桥梁载谱资料，并采用模拟桥面应力方法进行铺装与钢板结合件的疲劳试验，得出了铺装抗裂疲劳承载能力，北江桥采用改性沥青铺装是成功的，其抗裂疲劳使用寿命可达五年以上。     

基于病害控制的钢桥面力学响应分析

针对中小跨径钢桥面刚柔复合铺装层裂缝和刚柔层层间破坏问题,提出铺装层表面拉应力和刚柔层层间剪应力的力学控制指标,应用有限元软件ANSYS建立局部分析模型,分析不同位置荷载下的力学响应,从而确定最不利荷载位置,研究超载以及制动力对剪应力的影响.结果 表明:以铺装层层间最大纵向剪应力和最大拉应力作为刚柔复合铺装层设计控制指...     

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.     

钢箱梁桥面柔性铺装荷载响应力学分析

根据线弹性理论和层状体系理论,用有限元分析方法对钢箱梁桥面铺装层的弯沉量、层顶弯拉应力、粘结层与桥面板结合处的主剪切应力的分布与变化进行了计算与分析,确定了最大弯沉量、最大弯拉应力和最大层间剪切应力的产生位置及其量值。研究结果可以为大跨径钢箱梁桥面柔性铺装设计提供理论参考。     

铰缝对宽幅空心板梁桥空间受力行为的影响

宽幅空心板铰缝失效后,此时只有桥面铺装层参与宽幅空心板间力的传递。而现行桥梁设计规范中均偏安全地不考虑铺装层刚度的影响。基于此,采用有限元分析方法建立了有、无铰缝的空心板梁桥计算模型,分析了荷载作用下两种模型的荷载横向分布以及整体结构的受力性能。结果表明:在弹性阶段(不考虑桥面铺装层开裂)有铰缝在一定程度上能够改善空心板的整体受力状态;铰缝构造能够显著地减小桥面铺装层下缘的横向拉应力。     

基于铺装受力的钢箱梁斜拉桥纵隔板位置优化

为改善钢桥面铺装受力状况,针对国内某斜拉桥钢箱梁纵隔板位置,建立了全断面钢箱梁节段和铺装的力学计算新模型,分析了两种纵隔板设置方案在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。结果表明,由于纵隔板的竖向刚度很大,在荷载作用下,纵隔板上方的铺装产生较大的横向拉应力,具有明显局部效应;荷载处于桥面板与U型加劲肋焊接点的正上方时,横向拉应力在距横隔板0～0.2m范围内快速增加,在0.2m处出现峰值;采用纵隔板设置方案二进行钢箱梁结构设计,优化了铺装的受力状况,横向荷位3为铺装最不利荷位。     

水泥混凝土桥面铺装层施工工艺

桥面的铺装是桥建的重点,只有桥面铺装良好才能保证桥梁的使用效率的最大功能发挥。通过对桥面的施工设计进行具体的分析,进而从防水粘结层和沥青铺装层两个方面具体的阐释,为以后的桥面设计提供参考和依据。