基于桥面铺装材料与复合结构的力学响应研究

基于现场实测数据,并采用有限元软件,对桥面铺装材料及铺装结构进行建模与力学响应分析。结果表明,基于实测数据建立的桥面铺装材料的永久变形预估模型具有良好的适用性与有效性,其模型系数达0.907。铺装材料的模量经反演计算,其误差仅为3.71%。沥青层内最大拉应力、沥青层与混凝土铺装层间剪应力的临界荷位是小箱梁跨中的中心（A1）;上下面层拉应变的临界荷位均为小箱梁支座处腹板上方（B3）;沥青层最大剪应力的临界荷位是小箱梁跨中腹板上方（A3）。     

沥青混凝土铺装层对桥面结构力学性能影响的有限元分析

采用有限元法,分析了沥青混凝土铺装层对桥面结构力学性能影响,结果表明,铺装层最大横向拉应变和拉应力均比最大纵向应变及拉应力大很多,且在沥青混凝土上表面出现;纵向最大拉应力要比横向最大拉应力明显小;铺装下层拉应力要比铺装上层拉应力小,横桥向最大拉应力比纵桥向最大拉应力要明显大;在行车荷载作用下,荷位对铺装各层剪应力影响较小。层间最大横向剪应力要比层内的最大剪应力、层间纵向最大剪应力大很多,横隔板支撑作用随着荷位不断向横隔板靠近越来越明显,这为桥面铺装设计规范化的发展积累提供了参考。     

莫桑比克马普托大桥钢桥面铺装力学响应状态分析

根据莫桑比克马普托大桥结构条件参数及桥面铺装初步设计方案,采用Abaqus有限元软件,建立钢桥面铺装局部分析模型,确定桥面系最不利荷位,并对不同工况条件下钢桥面铺装层横、纵向最大拉应变、最大纵向变形、最大剪应力等进行计算分析。结果表明,马普托大桥钢桥面最不利荷位位于跨中区域,钢桥面铺装最大拉应变达到834×10-6,最大剪应力达到0.769 MPa。     

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。     

温度—荷载耦合作用下水泥混凝土桥面防水黏结层剪应力分析

为了分析水泥混凝土桥面防水黏结层在温度—荷载耦合作用下剪应力的变化,应用Abaqus软件建立桥面铺装体系有限元模型,沿纵桥向布置车道荷载以确定最不利荷位,并计算防水黏结层在最不利荷位处受不同荷载大小、铺装层厚度及模量等参数变化下的剪应力,分析剪应力在温度—荷载耦合作用下的变化规律.计算结果表明:最不利荷位出现在桥梁跨中...     

混凝土桥面防水黏结层剪应力有限元分析

采用ANSYS有限元软件模拟分析混凝土桥面沥青铺装结构层间最大剪应力的变化规律。研究表明,防水黏结层的最大剪应力随沥青铺装层厚度、模量增大而降低;当防水黏结层模量为10 MPa～50 MPa时,沥青铺装层底层、防水黏结层的层间最大剪应力波动较大,模量为50 MPa～100 MPa时波动趋势稍缓,超过200 MPa后趋于平缓,因此,优选防水黏结层模量为100 MPa～300 MPa;车辆制动与超载重载对桥面铺装层层间最大剪应力影响显著,摩擦系数从0.2增至1.0时,防水黏结层内部的最大剪应力由0.133 MPa增至0.283 MPa,增幅为112.8%,超载系数与桥面铺装结构层间最大剪应力呈线性正相关,控制车辆超载、重载可有效避免桥面铺装层发生剪切破坏。探求沥青铺装结构层间最大剪应力变化规律,为优选防水黏结层的材料提供理论支撑。     

桥面铺装防水粘结层剪应力的有限元计算分析

文章运用ANSYS有限元分析软件,对混凝土桥面防水粘结层剪应力进行了计算;分析了超载、车辆行驶状态、沥青铺装层厚度及模量、防水粘结层模量、层间接触状态等对防水粘结层最大剪应力的影响。计算结果表明:当超载100%时,防水粘结层最大剪应力增大约3.2倍;特殊路段紧急刹车时层间可能出现的最大剪应力约为车辆正常行驶时的11.8倍;最大剪应力随沥青铺装层厚度增加而减少,当铺装层厚度超过6cm后,最大剪应力不超过0.392MPa;沥青铺装层模量对最大剪应力影响不大。在此基础上提出了桥面铺装结构防水粘结层的抗剪强度标准。     

连续配筋混凝土复合式沥青路面层间剪应力及结构

针对连续配筋混凝土复合式沥青路面(CRC+AC)结构的特点和现有研究的不足,运用传热学理论、力学理论和有限元法,计算和分析了层间剪应力的临界荷位和影响因素;通过室内试验和工程实践,研究了基于层间剪应力的层间结构和材料及CRC层表面处理技术.研究结果表明:层间抗剪强度不足会使CRC+AC结构层间出现纵向和侧向滑移;层间最大剪应力随AC层厚度和模量的增大而减小,且随AC层厚度增加而减小的趋势更为明显,CRC层厚度对层间最大剪应力的影响很小;通过计算分析并结合试验路修筑经验和检测结果,建议CRC+AC结构AC层的厚度不宜小于6cm;建议采用喷洒式结构对CRC+AC结构的层间进行处理,并选用SBS改性沥青作为喷洒沥青,采用裸化技术对CRC层表面进行处理.研究结果可为刚柔复合式沥青路面的合理设计提供重要参考.     

大跨径钢箱梁桥面铺装动力响应分析

为了分析钢桥面铺装在动荷载作用下的力学变化规律，针对现有铺装层常见的脱层、滑移、开裂等破坏形式，研究了行车荷载的动力特性与形式，将车轮荷载模拟为移动恒载，选取了6种铺装结构和3种力学控制指标，建立了钢桥面铺装体系三维有限元模型，研究了在动荷载作用下铺装的动力响应，并与静力计算结果进行了对比，给出了最优的铺装结构形式。分析表明，钢桥面铺装的动力响应与静力响应有较大的不同；在动力荷载下，铺装层最不利受力荷位是横隔板跨中位置；铺装层最不利点位受拉情况类似于承受半正矢波荷载；静力分析在对层间剪应力计算时误差很大，在动力荷载作用下，铺装与钢板间会产生很大的层间剪应力，这是导致铺装出现脱层、滑移等病害的主要原因。     

复合浇注式铺装结构在钢桁架桥上的应用研究

为研究复合浇注式沥青铺装在双层桁架梁公路桥上的力学使用条件,文中结合五峰山大跨度公铁两用悬索桥钢桥面铺装工程,采用有限元软件ABAQUS对桥面铺装进行三维数值模拟计算。结果表明,最不利荷位纵向位于相邻两横隔板中间、横向位于荷载侧边缘正对于U肋侧板上方;铺装表面、铺装层间及铺装底面的剪应力随着荷载的增大而增长;增大模量可以有效提高铺装层抗车辙能力;随着铺装上层厚度减小、铺装下层厚度增大,铺装表面受力条件得到改善,但对铺装层间受力要求趋于严苛;增加钢板厚度,铺装层受力条件得到改善。     

热轧纵肋与传统纵肋正交异性钢桥面铺装层受力特性对比研究

为研究热轧纵肋正交异性钢桥面板铺装层的受力特性,首先建立了钢桥面铺装体系的精细化有限元分析模型,进行多轮位工况下的仿真分析,得到铺装层主要设计指标(表面最大拉应力、层底最大剪应力及最大竖向压应变)对应的最不利荷位,并与传统纵肋钢桥面铺装模型进行比较。对热轧纵肋钢桥面铺装层主要设计指标进行构造参数局部敏感性分析,得出各指标的主要影响参数。研究结果表明:当采用相同铺装方案时,热轧纵肋钢桥面铺装层最大竖向压应变相对传统纵肋钢桥面铺装层的更小,从而表现出更好的抗车辙能力;铺装层弹性模量、铺装层厚度与顶板厚度对各设计指标影响较大,而横隔板厚度与纵肋肋底厚度的影响较小。     

连续配筋混凝土复合式沥青路面层间剪应力影响因素分析

建立了CRC+AC复合式路面结构模型,在搜索层间最大剪应力发生位置的基础上,分析了AC层厚度、模量和层间结合状态等对层间剪应力的影响水平,以及层间剪应力对模量和层间结合状态的响应规律。结果表明:单轴双轮组作用下CRC+AC复合式路面的层间最大剪应力发生在靠近荷载中心一侧的当量单圆的0.8δ圆周与135°或225°线的交点附近;剪切弹性柔量对层间最大剪应力的影响最大、AC层弹性模量次之、AC层厚度最小;层间最大剪应力随层间结合状况的减弱而上升,良好的层间黏结措施对减少层间剪切破坏意义重大;气温降低时AC层模量对层间最大剪应力的影响大于气温升高时,季节性冰冻地区在层间结构设计时需重视气温条件对沥青混合料模量的影响。     

广东省水泥混凝土桥面单层沥青铺装层使用状况调查与分析

为提高广东省高速公路水泥混凝土桥面铺装的使用性能,降低铺装层结构选用不当所带来的风险,对省内4个典型项目桥面铺装层的结构型式、使用状况及病害原因进行了调查分析,并采用有限元软件对铺装层厚度对铺装层内及层间的应力进行了计算分析。结果表明:单层沥青混凝土桥面铺装主要用在桥梁恒载限制的路段,需采用高粘度改性沥青做防水粘结层+高模量沥青混凝土或SMA的桥面铺装结构,且施工要求高,与单层沥青铺装层相比,采用双层沥青铺装层,铺装层内最大剪应力和沥青层与粘结层间剪应力分别下降18%和37%。     

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.     

层间接触时空心板桥铺装层应力分析

利用ANSYS软件对空心板桥模型进行了计算分析,该空心板桥模型的桥面铺装层间采用接触方式。文中分析了空心板桥横坡变化、铺装层厚度变化、铺装层弹性模量变化以及层间黏聚力变化对铺装层中各层应力的影响。计算结果表明:增加横坡坡度,调平层和沥青混凝土层的纵向剪应力明显增大;增加调平层厚度,沥青混凝土层和防水层的应力明显变化;增加调平层弹性模量,调平层的应力明显增加;增加防水层厚度,防水层纵横向拉应力都会减少;增加防水层弹性模量,防水层应力有明显增加,沥青混凝土层各应力明显减少;当沥青混凝土层厚度不大于12cm时,铺装层各层多数应力随沥青层厚度增加而减小;增加沥青层弹性模量,防水层纵横向拉应力明显减少,沥青层应力增加明显;当层间黏聚力大于0.125 MPa时,铺装层各层应力以及层间应力基本保持不变。     

广东地区典型复合桥面铺装结构有限元分析

针对广东地区复合桥面铺装普遍存在的裂缝、车辙和推移等病害,该文运用有限元软件Ansys,建立带轮胎的典型复合桥面铺装结构实体模型,并进行了铺装层最不利荷载位置的确定和典型复合桥面铺装结构的力学分析。分析结果表明:综合选取3.65 m为铺装层的横向最不利位置,并以此作为荷载作用点进行铺装结构的数值模拟,铺装上层AC拉应力最大值位于轮胎接触表面,其最大横向拉应力值为0.704MPa,最大纵向拉应力值为0.655MPa;铺装下层AC主要受剪,为高温抗车辙的控制层;AC-PCC过渡界面处主要承受横、纵方向峰值均大于0.1 MPa的剪应力。     

水泥砼桥面沥青铺装受力特性研究

以来马(来宾—马山)高速公路上林互通式立交桥沥青铺装工程为例,建立梁体有限元模型,在最不利荷位处加载,以铺装层层顶拉应力和层间剪应力为计算指标,分析不同铺装模量、厚度对沥青铺装受力的影响。结果表明,根据不同模量组合下应力变化情况,采用上粗下细的铺装方案更为合理;增加铺装层厚度能改善铺装层的受力状况,其中以合理增加铺装上层厚度为宜。     

开口加劲肋正交异性钢桥面铺装力学行为特性研究

为了研究开口加劲肋正交异性钢桥面铺装的力学行为特性,通过建立钢箱梁和铺装整体三维有限元模型,分析了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。得到如下结论:拉应力是导致铺装出现开裂破坏的主要原因,疲劳裂缝应沿桥梁的纵向;当以拉应力作为控制指标时,钢桥面铺装在距离横隔板0.4 m范围内受力最为不利;开口加劲肋正交异性钢桥面铺装应变水平远大于一般沥青路面;铺装对车辆荷载的应力应变响应具有很强的局部效应;铺装与钢板层间剪应力较大,在铺装结构设计时应注意选择具有较强抗剪强度的粘结材料。     

混凝土桥面防水粘结层剪应力计算分析

运用ANSYS有限元分析软件,对混凝土桥面防水粘结层剪应力进行计算,分析超载、车辆行驶状态、沥青铺装层厚度及模量、防水粘结层模量、层间接触状态等对防水粘结层最大剪应力的影响.计算结果表明,当超载100％时,防水粘结层最大剪应力增大约3.2倍;特殊路段紧急刹车时层间可能出现的最大剪应力约为车辆正常行驶时的11.8倍;最大...     

钢桥面铺装层弹性模量与铺装层厚度对铺装体系受力影响分析

采用美国环氧沥青、日本环氧沥青两种钢桥面铺装材料在不同厚度下分析铺装层受力变形规律。推导出铺装层最大拉应力、剪应力与弹性模量、铺装层厚度的数学模型。结果表明：铺装层最大拉应力、剪应力同铺装层弹性模量均可用多项式4次方程拟合,铺装层表面横向最大拉应力随着铺装层厚度的增加而减小,横向最大层间剪应力不随铺装层厚度增加而减小,而是在铺装层厚度处在40～50 mm之间有一个峰值,而后随厚度的增加而逐渐减小。