T型混凝土梁桥桥面铺装的有限元分析

沥青混凝土桥面铺装与一般沥青混凝土路面在受力模式上完全不同。采用有限元方法对常见的T型混凝土公路桥桥面沥青混凝土铺装做力学分析。通过分析荷载在桥面不同位置的响应规律,得到T型梁桥桥面铺装的最不利受荷位置为支座端纵向接缝处;其次,通过分析沥青混凝土铺装层的厚度变化对于受力状态的影响规律,得出厚度的增加虽能减少层间剪应力,却会增大面层拉应力。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。     

沥青混凝土钢桥面铺装方案受力分析

采用有限元方法分析在车轮荷载作用下正交异性钢桥面铺装层力学响应,研究铺装上、下层不同的厚度及模量组合对铺装层力学控制指标的影响以及不同铺装方案在超载情况下的铺装层受力状况。研究表明:铺装厚度对于层间剪切应力影响较大,铺装上层的材料模量对于铺装表面的最大拉应力影响较大,铺装下层的材料模量对于层间剪切应力影响较大。研究结果可以为正交异性钢桥面铺装设计提供理论依据。     

冬季极端气候下城市快速路钢桥面铺装力学响应

为研究冬季极端气候下城市快速路钢桥面铺装的力学响应及适合该极端气候下的钢桥面铺装方案,解决冬季极端气候下钢桥面铺装在行车荷载作用下容易产生的开裂问题,利用ABAQUS建立钢桥面三维铺装体系模型,模拟不同铺装层厚度组合和不同工作温度等条件,计算“双层EA”结构和“下层EA+上层SMA”结构的铺装层上表面最大拉应力、最大拉应变、最大竖向位移及层间最大剪应力4个特征力学响应值,分析钢桥面铺装厚度对力学控制指标的影响,探究钢桥面铺装温度对力学控制指标的影响,以此进行冬季极端气候下城市快速路钢桥面铺装的结构组合方案优选。研究结果表明:相同铺装材料下,对比3种厚度组合的桥面铺装层上表面最大拉应力、最大拉应变、最大竖向位移及层间最大剪应力,均为下层2. 5 cm+上层3. 5 cm下层3 cm+上层3. 5 cm下层3 cm+上层4 cm;在-45～50℃范围内,随着温度升高,两种铺装结构的铺装层上表面最大拉应力和层间最大剪应力逐渐减小,铺装层上表面最大拉应变、最大竖向位移增大;“双层EA”结构铺装层上表面最大拉力大于“下层EA+上层SMA”结构;“双层EA”结构和“下层EA+上层SMA”结构铺装层上表面最大拉应变、最大竖向位移和层间最大剪应力较为接近;“下层3 cm EA+上层4 cm SMA”的铺装结构能够适应冬季极端气候工况。     

移动荷载作用下沥青混凝土桥面铺装层动力响应分析

为了准确地分析铺装层的受力状态,将车辆荷载简化为移动均布荷载,采用有限元法分析了铺装层在移动荷载作用下的动力响应。分析结果表明,在移动荷载作用下,以较低的速度行驶对铺装各层应力影响较大,各应力分量与移动荷载速度基本呈线性关系;刹车情况下离表面较近区域不再经历正反两次剪应力作用,只是离表面较深处存在很小正反剪应力作用;最大水平剪应力发生在铺装表面,且随深度的增加迅速减小;水平荷载对水平剪应力影响很大,随着水平力系数δ增大,在同一铺装层深度处的最大水平剪应力增加比较明显;在相同δ的条件下,随着深度的增加水平剪应力越小。通过上述分析,提出桥面铺装层控制性设计指标,从而为桥面铺装设计提供理论依据。     

季冻区中小跨径钢桥面铺装的力学响应

为了提出季冻区中小跨径钢桥面铺装控制指标,采用ANSYS软件模拟了铺装层在不同工况下(不同纵、横向荷位布置)的受力特性,研究了荷载(超载)、汽车制动力及温度对铺装层力学响应的影响。结果表明:超载对铺装层性能影响显著,铺装层间黏结的抗剪强度是关键控制指标;随着制动力的增大,各剪应力均逐渐增大,应重点考虑界面抗剪强度;在低温条件下(-40℃～0℃),铺装层表面拉应力较大,应以铺装层表面拉应力为控制指标,而在高温条件下(40℃～60℃),铺装层竖向位移较大,应以铺装表面竖向位移为控制指标。     

水泥混凝土桥桥面沥青铺装层的有限元分析

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。采用三维有限元分析方法,建立了完整的简支T梁混凝土桥,确定了临界荷位,分析了在非均布荷载作用下,不同沥青铺装层结构组合的力学响应。分析显示,当荷载完全作用于边梁一侧时,对铺装结构最为不利;非均布荷载对铺装层结构的力学响应有很大影响,凸型荷载产生的最大剪应力或是层间剪应力都明显大于凹型荷载产生的应力;铺装层间水平方向的相对滑移趋势随面层厚度的增大,显著减小;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。     

UHPC组合桥面铺装层对铁路钢桥面板影响分析

为了解铁路钢桥采用超高性能混凝土(UHPC)组合桥面铺装时钢桥面板的力学特性及UHPC层厚度对其结构性能的影响,以银西高铁银川机场黄河特大桥正交异性钢桥面系及铺装结构为背景进行研究。采用ANSYS软件建立包括钢轨、轨枕、道砟层、铺装层以及正交异性钢桥面板的主梁及铺装结构有限元模型,对比在高速铁路列车荷载作用下采用普通C40聚丙烯纤维网混凝土铺装层(原铺装设计)和UHPC组合桥面铺装层时的钢桥面板结构受力,并分析UHPC层厚度对易损细节受力的影响。结果表明：采用UHPC组合桥面铺装层可显著降低钢桥面板典型细节的应力极值;随着UHPC层厚度的增加,其上表面最大拉应力、钢桥面板各细节应力峰值均降低;UHPC层厚度变化对其上表面纵向拉应力的影响大于对横向拉应力的影响。     

简支梁桥桥面连续结构力学特性理论分析

针对简支梁桥桥面连续结构易出现开裂、漏水和啃边等常见的病害问题,基于线弹性理论,采用结构力学方法推导了在汽车活载与温度效应联合作用下桥面连续结构的应力求解公式,并以某工程实例为算例,利用ABAQUS有限元软件对所推导的应力公式进行了验证。通过对桥面连续结构受力性能的综合分析,得出其主要影响因素有桥面连续结构的厚度、无黏结段长度和所用材料种类。最后,对这些影响参数进一步分析,得出了上述各参数对连续桥面结构受力和跨中挠度的影响程度以及影响桥面连续结构受力的最显著参数。结果表明:推导得到的桥面连续结构简化计算公式能够较精确地计算结构在汽车活载、温度效应等作用下的受力特征;随着铺装层厚度的增大,桥面连续段混凝土铺装层上、下表面的受力均有较大幅度的减小,上表面最大受力与厚度大致呈线性关系;当采用沥青混凝土与不采用沥青混凝土的桥面铺装层构造时,两者上表面最大主拉应力基本相同,但后者的下表面最大拉应力远大于前者;铺装层选择沥青混凝土面层与混凝土现浇层的组合设计较为合理;增加混凝土铺装层厚度和设置无黏结段是较为有效的改进方案,其中以设置无黏结段效果最好;每跨的无黏结段长度设为跨长的5%左右能够显著减小桥面连续结构的最大拉应力;研究结果可为简支桥梁桥面连续结构的受力计算及较为精确的设计方法提供理论指导。     

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。     

高弹性桥面铺装表面冰层破坏形式及破冰效果研究

计算分析了不同桥面铺装层在荷载作用下表面冰层应力应变及应变能密度分布,根据强度理论能能量法确定了桥面冰层破坏形式,提出以破冰率Rbreak作为破冰效果定量评价指标并分析了铺装层模量、厚度和冰层厚度对Rbreak影响,得到的主要结论:采用橡胶颗粒沥青混合料高弹桥面铺装层可实现桥面冰层破坏,且冰层破坏形式为受压破坏;高弹性铺装层厚度达到4cm时具备破冰条件,随橡胶颗粒沥青混合料桥面铺装厚度的增加,破冰率Rbreak呈抛物线增长;铺装层模量在700MPa～900MPa时,破冰率Rbreak达40%以上,随铺装层模量增加破冰率呈线性降低;橡胶颗粒高弹性桥面铺装层仅在结冰初始阶段(厚度≤2mm)可达到的除冰效果,冰层厚度持续增加或温度持续降低破冰效果急剧下降。     

钢箱梁桥面铺装体系构造参数对铺装层应力的影响

针对广州珠江黄埔大桥的结构形式,对钢箱梁桥面铺装体系进行三维有限元分析,分别研究铺装层厚度、钢桥面板厚度、横隔板间距、纵向加劲肋构造尺寸等钢箱梁桥面铺装体系的构造参数对铺装层最大拉应力、铺装层与钢桥面板层间最大剪应力和铺装层表面最大弯沉值等受力控制指标的影响.用此研究结果可指导珠江黄埔大桥钢箱梁桥面铺装层的设计.     

沥青混凝土桥面铺装层间应力研究

为了减缓沥青混凝土桥面铺装病害,应用有限元软件ANSYS,通过建立8结点实体单元有限元模型,对沥青混凝土桥面铺装层间应力进行了分析。计算结果表明:沥青混凝土铺装厚度和模量、防水粘结层厚度和模量对铺装层间应力影响显著;层间应力随着超载比例的增加呈线性增长;水平荷载对横桥向剪应力影响较大。因此,在桥面铺装层设计和施工中,应选择合适的沥青混凝土铺装层材料和防水粘结层材料,并选择合理的厚度;运营过程中应严格控制超载和车速。     

简支空心板桥铰缝受力性能分析

为了研究铺装层厚度、弹性模量和行车荷载对空心板桥铰缝影响规律,以实际工程为背景,采用通用有限元软件ANSYS建立了简支空心板桥有限元分析模型,在模型得到验证的基础上,通过改变桥面铺装层厚度、弹性模量和行车荷载,以此来了解简支空心板桥梁铰缝受力特性。分析结果表明,铰缝内应力随着铺装层厚度和弹性模量的增大而减小,其中以铰缝竖向剪应力减小最明显;超载能显著增加铰缝内应力,是造成空心板铰缝破坏最主要原因;增加桥梁水平荷载对铰缝内横向正应力和竖向剪应力基本无影响,但会一定程度增加纵向剪应力。     

桥面铺装破坏综合分析

桥面铺装层直接承受行车荷载、梁体变形和环境因素的作用。该文列举了桥梁铺装常见病害,通过桥梁种类、受力分析、钢筋布置、铺装层厚度、材料选择、材料性能、施工管理、施工工艺、交通运输及环境等,对桥面铺装面层的破坏进行了综合分析,结果表明:应重视对沥青混凝土桥面铺装的研究,开发满足桥面铺装受力特征的新材料,改进施工工艺,从根本上解决桥面铺装损坏问题。     

同步碎石防水黏结层厚度对桥面铺装受力的影响分析

对一座现有分离式箱梁截面连续梁桥进行桥面铺装应力有限元分析.桥面铺装采用同步碎石防水黏结层.分析荷载最不利位置条件下,防水黏结层厚度变化对桥面铺装各层层间拉应力、剪应力的影响规律.     

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。     

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。     

影响装配式空心板桥桥面铺装层受力特性参数的分析与研究

运用Abaqus有限元软件并结合室内试验,对装配式空心板桥桥面铺装层内的应力、变形进行分析,分别考虑不同行车荷载、沥青铺装层与水泥混凝土铺装层间粘结性能的不同对装配式空心板桥桥面铺装层受力的影响。结果表明:行车荷载的大小和防水粘结层粘结性能的好坏是影响桥面铺装性能的主要参数。因此,在进行装配式空心板桥桥面铺装层设计与施工中,一定要重视行车荷载及防水粘结层对铺装层的影响。