铁路钢桥桥面铺装结构力学分析

桥面铺装结构是钢桥面板的重要防护体系。国内外对公路钢桥面铺装材料和结构开展了大量的研究,但针对铁路钢桥面的铺装研究却很少。本文以一铁路桥面铺装为研究对象,采用冷拌树脂沥青混凝土+树脂沥青黏结层+环氧黏结碎石层+钢桥面(ER铺装)防护体系,分析荷载工况、铺装弹性模量、铺装层厚度等因素对铺装层各项力学指标的影响。结果表明:在ZK特种活载作用下,倒T形大纵梁上方是铺装层可能产生纵向开裂的重点区域;铺设道砟、轨枕或钢轨对铺装层初始状态应力具有较明显的影响,其荷载效应约为ZK特种活载的13%;在ZK特种活载作用下,随着弹性模量或铺装厚度的增加,桥面竖向位移幅值有所降低。     

铁路钢桥面浇注式沥青混凝土保护层材料特性分析

针对铁路系统运营特征对钢桥面保护层材料的耐久性等提出的特殊要求,结合正交异性钢桥面板及浇注式沥青混凝土的特性,通过对铁路铺装保护层使用特点分析,开展浇注式沥青混凝土与常用的聚合物水泥混凝土性能对比分析。试验结果表明,浇注式沥青混凝土保护层材料疲劳耐久性、密水性及协调变形能力具有明显优势;与聚合物水泥混凝土相比,疲劳寿命大幅度提升,密水性提高50%。研究成果对指导我国大跨径铁路钢桥面保护层材料设计具有重要作用。     

江阴长江公路大桥钢桥面铺装设计

钢桥面沥青混凝土铺装是大跨径桥梁建设的关键技术之一,备受世界各国工程界的高度重视。江阴大桥采用了浇注式沥青混凝土桥面铺装,在国内尚无工程实例。文章从材料结构、性能试验、有限元分析等方面介绍江阴大桥钢桥面铺装设计,从荷载调查及应力应变的变化分析了桥面铺装病害成因。     

铁路钢桥面浇注式沥青混凝土保护层材料特性分析

针对铁路系统运营特征对钢桥面保护层材料的耐久性等提出的特殊要求,结合正交异性钢桥面板及浇注式沥青混凝土的特性,通过对铁路铺装保护层使用特点分析,开展浇注式沥青混凝土与常用的聚合物水泥混凝土性能对比分析。试验结果表明:浇注式沥青混凝土保护层材料疲劳耐久性、密水性及协调变形能力具有明显优势;与聚合物水泥混凝土相比,疲劳寿命大幅度提升,密水性提高50%。     

废弃纤维改善沥青混凝土力学性能试验研究

将废弃的聚丙烯腈纤维添加到沥青混合料中,是一种环保、经济的沥青混合料性能改良方法。本文针对不同纤维含量及纤维长度的沥青混合料进行力学性能试验,分析废弃纤维对沥青混合料马歇尔稳定度、流值、空隙率、回弹模量、疲劳寿命及永久变形值的影响规律,并对纤维增强沥青混合料回弹模量、疲劳寿命与永久变形之间的关系进行探讨。研究结果表明:(1)添加废弃纤维可以增加沥青混合料的稳定性、降低流值;(2)由于废弃纤维使沥青混合料具有抗结构损伤的潜力,因此柔性路面在交通荷载不断增加的情况下,在沥青混合料中加入适量废弃纤维可以改善沥青混合料的疲劳状况,增加路面对裂缝或永久变形的抵抗力。     

钢桥面铺装浇注式沥青混合料性能研究

为研究钢桥面铺装浇注式沥青混合料的性能,对胶结料天然沥青的高温和老化微观机理进行研究,根据马歇尔、硬度、刘埃尔流动度试验确定GMA10浇注式沥青混合料的级配,通过汉堡车辙、弯曲小梁、浸水马歇尔、冻融劈裂、飞散试验以及冲击韧性试验分别对GMA10浇注式沥青混合料的高温、低温、抗水损害及疲劳性能进行评价。研究结果表明:天然沥青可提高改性沥青的高温和老化性能,GMA10浇注式沥青混合料的最佳油石比为11.1%;GMA10浇注式沥青混合料的高温抗车辙性能较差,但组合结构(3.8 cm SMA13+3 cm GMA10)具有较好的高温抗车辙性能;GMA10浇注式沥青混合料的抗水损害性能和低温抗裂性能优于普通热拌沥青混合料,疲劳性能随拌和时间的延长而降低,随拌和温度的提高先提升后减弱;GMA10浇注式沥青最佳拌和温度为210~230℃,最佳拌和温度为120~180 min。     

大跨度铁路钢桥桥面防水铺装层结构形式研究

防水铺装层是桥梁结构的重要组成部分，其优劣直接影响桥梁结构耐久性。不同于公路钢桥面铺装，大跨度铁路钢桥面防水铺装层设置于道砟以下，不直接承受车轮荷载，不易检查，维养难度大。通过对铁路钢桥面铺装层结构受力特性进行计算分析，对比研究4种不同铺装层结构钢桥面板及铺装层力学性能。分析表明：由于道砟的扩散效应，车轮荷载传递到铺装层表面一般较均匀，随着弹性模量或铺装厚度增加，铺装层整体参与桥面受力，钢桥面受力略有改善，桥面局部位移减小；传统的道砟槽板铺装层结构厚、刚度大，活载作用下钢桥面板应力及变形较小，但结构质量增加引起的桥面板应力和变形反而更高；对不同铺装层进行全寿命周期经济性比较表明，复合钢板铺装层整体经济性较优。     

山区大跨径钢桁加劲梁悬索桥钢桥面环氧沥青混凝土铺装设计与施工

结合千米级大跨度钢桁加劲梁悬索桥——贵州省坝陵河大桥钢桥面环氧沥青混凝土铺装实施情况,介绍了环氧沥青混凝土原材料及配合比设计、摊铺工艺与质量控制及加速养生方法。通过科学管理、精心组织,高质量完成了铺装施工任务,探索出一套适合低温条件下钢桥面环氧沥青铺装的设计和施工方案。     

正交异性钢桥面环氧沥青桥面铺装应力分析

结合佛山平胜大桥桥面铺装设计计算,介绍环氧沥青混凝土应用于正交异性钢桥面板上的桥面铺装,以及在车辆荷载作用下的有限元分析计算方法和主要计算结果。     

连续梁桥沥青混凝土桥面铺装层动力学响应机理的研究

利用ANSYS有限元通用软件,从桥梁的结构特性入手,将梁板与铺装层作为一个整体结构进行了系统的动力学计算分析,深入研究了桥面铺装层在车辆荷载作用下的动力学响应特征,为今后建立沥青混凝土桥面铺装层合理的结构设计指标和方法提供重要的理论依据。     

基于Ansys Workbench的正交异性钢桥面疲劳性能分析

正交异性钢桥面在公路、铁路桥梁中的应用非常广泛,其疲劳问题一直是正交异性钢桥面研究热点。研究正交异性钢桥面的疲劳问题通常采用试验法进行,一般是一桥一试验。因涉及试验规模、试验成本、试验周期以及试验结果说服力不足等问题,可通过疲劳有限元分析方法有效解决。本文采用大型有限元软件Ansys Workbench对某正交异性钢桥面疲劳试验实例进行钢桥面疲劳有限元分析,通过对比试验结果和有限元分析结果显示,有限元分析得出的疲劳寿命约为73.08万次,试验最先出现疲劳裂缝的试验循环数约为75万次,两者较为接近,说明采用Ansys Workbench分析正交异性钢桥面疲劳性能方法和取用参数合理。     

柔性铺装防护体系在铁路钢桥有砟轨道桥面中的适用性

以冷拌树脂沥青混凝土铺装层为研究对象,通过试验研究其在铁路钢桥有砟轨道桥面中的适用性。研究内容包括铺装层耐道砟竖向刺穿疲劳性能和铺装层耐道砟水平向磨耗性能2方面。通过耐道砟竖向刺穿疲劳试验发现,以1. 5倍高速铁路列车轴重循环加载500万次,铺装层未出现明显的局部凸起、磨损、刺穿或破碎现象,状态良好;通过耐道砟水平向磨耗试验发现,在道砟往复摩擦作用下,铺装层与道砟之间的摩擦因数约为1. 06,冷拌树脂沥青混凝土铺装层具有较好的耐道砟水平向磨耗性能。冷拌树脂沥青混凝土铺装层对铁路钢桥有砟轨道桥面具有良好的适用性。     

基于载荷加载次序的疲劳寿命预测改进模型

针对Corten-Dolan模型中关键参数d难以确定的问题,在Corten-Dolan模型和既有改进模型引入小载荷、损伤程度和应力状态的基础上,进一步考虑相邻2级载荷的先后次序影响,采用增加应力比系数及将载荷加载次序的影响、损伤程度的影响分别作为独立的影响因素2种不同的方法对参数d进行修正,基于此建立2种Corten-Dolan改进模型。根据常用材料(标准45号钢)焊接接头、合金材料(标准16Mn钢)焊接接头以及Q235B钢焊接接头的试验数据,对前述2种改进模型的疲劳寿命预测有效性和可行性进行验证。结果表明:与传统Miner模型和既有Corten-Dolan改进模型对比,无论是在2级载荷作用下还是在多级载荷使用下,2种改进模型在进行焊接材料疲劳寿命预测时均具有较高的预测精度,且因模型的数学表达式较为简单,无需多层迭代计算,便于应用实际工程中焊接结构的疲劳寿命预测。     

基于高速铁路钢桥面耐久性提升的高性能防水铺装体系研究

针对高速铁路钢桥面在长期运营中长效耐久的问题,基于超高性能混凝土的材料特性,提出高速铁路超高性能混凝土防水铺装体系,并应用于苏沪通大桥、荆岳铁路洞庭湖大桥等特大跨度斜拉桥中,同时进行模型试验和理论分析.研究结果表明:可将超高性能混凝土钢桥面铺装结构作为高速铁路钢桥面防护的标准构造;配筋后(直径10 mm、间距100 m...     

连续陡坡沥青桥面铺装施工关键技术研究

本文以银百高速公路(G69)甜水堡经庆城至永和段工程项目TYLM5标段为例,针对连续陡坡路段桥面沥青铺装层早期车辙、推移和水损坏严重等问题,采取0.45次幂最大密度曲线及Superpave混合料设计方法、乳化沥青撒布涂刷装置以及水平振荡压实技术,使施工全过程处于安全、稳定、快速、优质的可控状态,并保证桥面铺装层达到预期服役性能;相比原有施工技术成本变化不大,同时渗水系数、抗滑性能、厚度等均能满足设计及规范要求。     

基于疲劳驱动力能量损伤参数修正的非线性疲劳寿命预测

针对疲劳驱动力能量模型中变幅载荷间交互因子难以确定的问题,考虑载荷大小次序、载荷间的干涉以及疲劳损伤程度等因素对变幅载荷作用下损伤累积规律的影响,在引入能量准则确定损伤参数的基础上,将变幅载荷应力比、载荷循环比、疲劳损伤程度引入载荷间交互因子的计算,建立分别采用载荷循环次数比和实时疲劳损伤对交互因子进行修正的改进非线性疲劳寿命预测模型。根据Q235B和铝合金2种常用材料的焊接接头在多级变幅载荷作用下的试验数据,对改进的疲劳寿命预测模型的预测能力进行验证。结果表明:在变幅载荷作用下,改进的疲劳寿命预测模型能有效地对焊接结构的疲劳寿命进行预测,相比其他模型更接近于试验结果,且模型中仅含有2个比较容易通过试验确定的常规参数,无需引入其他参数,便于应用于实际工程结构的分析及设计。     

铁路正交异性钢桥面板疲劳应力分析与寿命评估

以南京大胜关长江大桥为对象,建立铁路正交异性钢桥面板结构有限元模型,基于热点应力法对典型构造细节的疲劳应力进行计算分析,得到此类桥面结构的疲劳易损区。结合桥梁实际使用情况,基于美国公路桥梁设计规范(AASHTO规范)对桥面板典型焊接细节的疲劳寿命开展计算与评估,结果表明,疲劳Ⅰ与疲劳Ⅱ极限状态下5类疲劳易损构造细节的疲劳应力幅计算值均小于容许值,疲劳寿命满足设计要求。     

考虑变应力幅非线性累计损伤的高速铁路钢桁拱桥疲劳分析

为分析钢结构桥梁在变应力幅循环条件下的疲劳寿命,基于非线性累计损伤方程,建立考虑变应力幅的疲劳损伤指标计算公式。以某高速铁路钢桁架拱桥为例,对比分析线性方法、等效应力幅法、递推法以及本文方法求解得到的疲劳寿命。研究结果表明:线性模型的计算结果偏小,等效应力幅法的计算误差随应力幅差值的增大而增大,递推法的计算精度高但运算量太大,本文提出的方法不仅能客观地反应疲劳损伤的过程,计算量小,而且计算结果与递推法的计算结果基本相同。对于钢桁架拱桥,竖腹杆的疲劳寿命最低,且同一根杆件的不同位置疲劳损伤相差往往很大,以竖腹杆为例,该类杆的下端、靠铁轨处的疲劳寿命最低,容易出现疲劳问题,在构造设计、施工质量方面应更加予以关注。     

桥面沥青铺装层的车辙分析

车辙是混凝土桥面沥青铺装结构的主要破坏形式之一，层内过量的剪应力以及剪切流动是车辙发生的主要原因。此文采用三维有限元的方法，考虑3种荷载分布，分析层间接触条件不同、不同铺装层结构组合及不同的温度分布下，层内的剪应力响应。分析显示，非均布荷载和层间接触条件对铺装层结构的剪应力有很大影响，合理的材料设计和结构组合对沥青混凝土桥面铺装具有重要意义。     

多环境腐蚀作用下钢筋混凝土梁疲劳损伤模型

地铁、轻轨等城市轨道交通混凝土结构常处在杂散电流、氯离子与疲劳荷载共同作用下服役。针对这种典型服役条件下钢筋混凝土疲劳损伤行为,开展了30V杂散电流与3.5%氯离子多环境腐蚀作用下钢筋混凝土梁四点弯曲疲劳试验研究。基于弯曲疲劳模量退化,建立用于这种典型服役条件下钢筋混凝土梁的非线性疲劳寿命预测和疲劳累积损伤模型。研究结果表明:杂散电流和氯离子多环境腐蚀对钢筋混凝土梁疲劳损伤影响显著,且疲劳荷载越大影响越大。损伤过程分初始损伤、累积损伤和失效破坏等3个阶段,破坏时无征兆。本文所建立的非线性疲劳损伤模型可描述这一损伤演化趋势,预测结果与实测值吻合较好。