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。     

基于三轴重复加载蠕变试验的温拌胶粉改性沥青混合料高温性能研究

为研究温拌沥青混合料中橡胶粉目数及温拌剂对胶粉改性沥青混合料高温性能的影响,进行了温拌前后不同目数的胶粉改性沥青混合料在40℃、50℃、60℃下的三轴重复加载蠕变试验.试验结果表明,较高温度、较小应力下,温拌混合目胶粉改性沥青混合料(WRMAM@CM)的高温性能最优,温拌60目胶粉改性沥青混合料(WRMAM@60M)次...     

高模量高韧性钢桥面铺装沥青混合料施工工艺研究

结合毛家店跨线钢箱梁桥面铺装工程,对高模量高韧性沥青混合料的拌和工艺及碾压工艺进行了分析.结果表明,高模量高韧性沥青混合料拌和时间为55s时,可保证混合料拌和均匀,路用性能达到设计期望值,高模量高韧性沥青混合料理想的摊铺温度为175～185℃,出料温度宜为185～195℃,矿料加热温度需要高于出料温度60℃左右,碾压时...     

环氧沥青混合料在钢桥面铺装中的应用研究

选用美国ChemCo System公司生产的环氧沥青,通过室内试验及工程应用对3种常用级配（AC-10、Am、Ja级配）环氧沥青混合料的级配、油石比进行了设计,对环氧沥青混合料的路用性能、铺装施工工艺质量控制进行了研究。研究表明：美国Am级配的高温稳定性及水稳定性能最为优异,中国AC-10级配在低温抗裂性能方面最为优异,日本Ja级配的水稳定性与抗疲劳性能最为优异;实际工程应用中,环氧沥青混合料钢桥面铺装路面平整度高,无裂纹、轮迹等病害,应用效果优异,具备推广价值。     

钢桥面铺装防腐性能评价方法探讨

通过对钢桥面铺装防水结构材料防腐性能的要求以及钢桥面板锈蚀机理的分析,提出钢桥面防腐性能评价（试验）方法,并采用此方法对几类防水结构体系进行防腐性能评价,有利于该方法的推广应用。     

钢桥桥面沥青混合料铺装结构高温车辙足尺试验研究

采用大型直道试验系统,对钢桥桥面的四种沥青混合料铺装结构进行高温车辙试验,介绍了试验实施方案,并对试验结果进行了分析,得出了有关结论。对于钢桥桥面铺装的理论研究和实际工作有一定的指导意义。     

钢桥面铺装防腐性能评价方法探讨

通过对钢桥面铺装防水结构材料防腐性能的要求以及钢桥面板锈蚀机理的分析,提出钢桥面防腐性能评价(试验)方法,并采用此方法对几类防水结构体系进行防腐性能评价,有利于该方法的推广应用.     

钢桥面铺装技术探讨

钢桥面铺装工程在世界上仍处于研究和发展阶段,我国的钢结构桥梁正处于迅速的发展期间,钢桥面铺装工程是钢桥面发展的重要环节.笔者通过对某大桥钢桥面铺装技术研究的工作,探讨了钢桥面铺装中的一些情况.     

路面沥青混合料永久性变形机理及三轴重复荷载试验研究

分析了沥青混合料永久变形的形成机制,同时将SMA-13、AC-20、ATB-30这三种不同类型沥青混合料进行了三轴重复荷载试验,所得到的试验结果能够成为沥青路面使用寿命预估的依据。     

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.     

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。     

钢箱梁桥面沥青混合料燃烧温度荷载与效应分析

为研究在火灾作用下钢箱梁与桥面铺装结构热效应,建立了小尺度钢桥面燃烧试验台,获取了油料火灾作用下沥青铺装层的上表面、中部和下表面温度数据;针对上表面温度数据,拟合得到了一条基于燃烧试验数据的升温曲线,与ISO 834标准升温曲线进行对比,并对小尺度试验的温度场进行了数值模拟验证;建立了11.25 m×3.60 m的钢箱梁桥有限元模型,获取了桥梁在跨中、支座附近和全跨火灾工况下的应力和变形特征。研究结果表明：在试验拟合升温曲线的作用下,二维数值模拟试件的中部温度260.70 ℃和底部温度89.38 ℃与试验数据248.90 ℃和82.59 ℃相近,且升温趋势较一致,说明温度场数值模拟结果可靠;火灾荷载作用区域钢箱梁顶板温度下降最高可达60.91%,表明沥青混合料铺装层能在一定程度上阻挡温度传递;跨中、支座火灾工况下钢箱梁最大Mises应力均出现在火荷载向低温扩散传播的冷热交替区域;跨中火灾工况在火荷载区域出现上挠变形,而支座火灾工况分别在火荷载区域和跨中区域出现上挠和下挠变形;全跨火灾Mises应力分布较均匀,跨中下挠变形严重;3种火灾模式下,基于试验拟合升温曲线的应力和变形数据均滞后且低于ISO 834标准升温曲线。     

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。     

斜拉桥钢桥面板顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群数字疲劳试验

为研究多场耦合作用下斜拉桥钢桥面板疲劳裂纹的扩展机理,建立了跨尺度斜拉桥全桥数字疲劳试验模型;通过模拟顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群处多道焊缝的焊接全过程,将焊接残余应力引入数字疲劳试验模型中;基于扩展有限元法,在多场耦合作用下对顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群处典型疲劳裂纹进行扩展机理的数字断裂参数分析与扩展行为的数字疲劳试验。研究结果表明：在顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群处存在较大的残余拉应力,其最大值接近钢材的屈服强度,焊接残余应力对钢桥面板疲劳性能的影响不可忽略;后续焊缝会影响已有焊缝区域的应力场分布,在分析计算多道焊缝影响区域的焊接残余应力场时,需模拟多道焊缝的焊接全过程;在恒载应力场、活载应力场和焊接残余应力场的多场耦合作用下,按复合型裂纹扩展的工程准则,顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群处4种典型疲劳裂纹的最大等效应力强度因子幅均大于疲劳裂纹扩展阈值,均将在疲劳循环荷载作用下发生疲劳扩展;在多场耦合作用下,过焊孔上方顶板-U肋连接焊缝的顶板侧焊趾处疲劳裂纹和U肋侧焊趾处疲劳裂纹均为以Ⅰ型裂纹为主导的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型复合裂纹,Ⅱ型和Ⅲ型裂纹的影响不容忽略;过焊孔上方顶板-U肋连接焊缝的顶板侧焊根处疲劳裂纹和横隔板过焊孔边缘处疲劳裂纹均为Ⅰ型裂纹;建立的多场耦合作用下多尺度数字疲劳试验可为运营阶段大跨度桥梁钢桥面板疲劳裂纹的扩展提供分析与模拟方法。     

大跨钢桥桥面铺装有限元分析合理简化模型

为了提高大跨钢桥桥面铺装有限元分析简化模型的计算精度, 运用有限元正交数值模拟试验对模型参数进行了敏感性分析, 利用子模型技术和综合评价方法对模型几何尺寸与边界约束条件进行了优化。发现大跨钢桥桥面铺装有限元分析简化模型合理的几何尺寸与边界条件为: 纵向为3跨, 横向有8个U肋, 横隔板高度为1.2m, 纵边自由, 横边简支, 横隔板底固结。对比分析结果表明: 该简化模型具有较高的计算精度, 横向拉应变误差仅为0.7%, 纵向拉应变误差为3.7%。     

基于疲劳等效的钢桥面铺装体系轴载换算方法

针对钢桥面铺装设计必须控制的疲劳和车辙主要破坏形式, 提出了钢桥面铺装结构设计的疲劳指标与车辙指标, 遵循疲劳和车辙等效轴载换算原则, 应用疲劳等效原理, 推导出基于疲劳等效的钢桥面铺装体系轴载换算公式。根据室内疲劳试验及力学分析结果, 确定了该公式中的换算指数和其他轴型与轮组轴载换算为单轴双轮组的轴载换算系数。结果表明, 对于钢桥面浇注式沥青混凝土铺装体系的轴载换算指数为4.35, 对于钢桥面改性沥青SMA铺装体系的轴载换算指数为5.30, 对于钢桥面环氧沥青混凝土铺装体系的轴载换算指数为6.25, 在钢桥面铺装设计与验算中, 经换算其结果较为精确、可行。     

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。     

浇注式沥青混凝土铺装破坏原因

对江阴大桥钢桥面浇注式沥青混凝土铺装使用状况进行了跟踪调查与观察, 从铺装材料特性、受力状况、交通组成等方面分析了其破坏的状况及原因。结果表明, 铺装材料的高温稳定性与抗疲劳性能不足、超载、重载、慢车速等因素是导致江阴大桥钢桥面铺装破坏的重要原因。     

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。     

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。