改扩建工程大桥纵坡设计的探讨——沪宁高速公路扩建工程陆慕大桥桥面纵坡设计

基于陆慕大桥的桥梁结构复杂、桥面铺装厚度变化大、桥梁应力储备富裕值较低、常规的桥面纵坡设计难度大等特点,提出了基于"高次抛物线方程"的桥面纵坡设计模型,并进行了专项设计,较好地吻合了陆慕大桥的扩建实际情况.     

长大纵坡水泥混凝土桥面铺装力学行为

以水泥混凝土桥面铺装层为研究对象,针对长大纵坡桥面铺装层容易产生推移和车辙的病害问题,采用ABAQUS软件,建立足尺的三维实体钢筋混凝土简支T型梁桥以及沥青混凝土桥面铺装层模型,选取4种坡度,分别对上坡、下坡、紧急制动以及车辆重复荷载作用等4种受力模式进行分析,得到铺装层纵向最大剪应力、沥青混凝土铺装层和水泥混凝土桥面板层间剪应力分布规律,以及50万次荷载作用下的车辙深度变化规律,较好地解释了病害产生的力学行为机理.     

温-荷耦合作用下小半径曲线桥铺装层疲劳寿命的影响因素分析

为研究小半径曲线桥桥面铺装结构在温-荷耦合作用下的使用寿命,以大温差地区某超高曲线桥为例,采用有限元软件分别计算在温-荷耦合作用下曲线桥纵坡坡度、曲率半径、级配组合、车速等不同影响因素下的铺装层疲劳寿命。结果表明,纵坡坡度及曲率半径的增加,可有效控制铺装层受到的剪切破坏和受拉破坏,从而增加铺装层疲劳寿命和使用年限;汽车荷载移动速度的增加,导致铺装层受力不均,铺装层疲劳寿命降低。计算得到的双层AC-20与上层SMA-10+下层AC-20铺装层组合的疲劳寿命相近,由于SMA-10具有良好的抗滑性和抗车辙性,建议铺装层采用上层SMA-10+下层AC-20的组合。     

基于实际工况的沥青混凝土桥面铺装层层间拉应力分析

系统研究了不同工况作用下桥面铺装层间拉应力响应,计算确定了桥面铺装厚度、模量、桥面纵坡、行车超载对桥面铺装层不同层间拉应力的影响程度,并分析得到各因素对桥面铺装层层间拉应力影响规律。     

长大纵坡桥面沥青混凝土铺装层力学分析

文章从桥面沥青混凝土铺装层常见早期破坏形式出发,总结现有的桥面铺装层设计理论,对长大纵坡桥面沥青混凝土铺装层在不同荷载条件作用下的应力情况进行数值模拟研究,得出一些有益于长大纵坡桥面沥青混凝土铺装层设计的结论,可供同行参考。     

大纵坡梁桥汽车加速及制动时桥面受力分析

汽车在变速行驶时,桥面会产生额外的水平作用力,而在相关的桥梁设计规范中仅考虑了作用在桥面总重力的10%计算制动力。本文针对山区公路大纵坡桥梁,考虑汽车爬坡和下坡两种情形,研究汽车在加速及制动工况下作用在桥面上摩擦力的计算。结果表明,该摩擦力与汽车加速度、汽车质量及桥面纵坡坡度有关。     

匝道钢桥面铺装层力学分析

匝道钢桥局部段具有大纵坡,小半径的特点,汽车正常行驶于该桥段时车速会明显放缓,在行车荷载作用下铺装层内部应力分布较为复杂。运用有限元软件ABAQUS建立局部正交异性钢桥面结构模型,分析紧急制动状态下匝道钢桥面铺装层受力特性。     

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。     

水泥混凝土桥梁桥面沥青铺装技术

目前,世界各国混凝土桥面沥青铺装结构及材料的设计方法比较多,效果不一,仍处于研究阶段。桥面铺装作为桥梁建设的有效防护体系,不仅直接承受车辆荷载冲击和磨耗,同时受梁体变形和环境因素的影响,是保证桥梁结构耐久性的关键。然而,随着交通量和重载的增加,桥面铺装早期病害问题日益突出,如铺装层的变形、裂缝、水损;因铺装层与桥面板粘结强度不足而产生的脱层、推移等,铺装层的早期破坏严重影响了桥梁的服务品质。基于此,为了提高桥面铺装结构耐久性,文章对水泥混凝土桥梁桥面沥青铺装技术进行了简要的分析。     

基于综合工况的桥面铺装层间工作状态研究

桥面铺装受力条件极为复杂,其工作状态不同于一般的公路路面.然而,国内外对铺装层间力学响应的计算分析很少.因此,该文运用Ansys有限元软件,建立设置防水粘结层的桥面铺装力学模型.分析纵坡、超载、路面温度及水平力系数等不同因素对沥青混凝土铺装和粘结层层间、桥面板和粘结层层间剪应力的影响规律.在此基础上,研究不同工况桥面铺装层间工作状态,提出桥面铺装层间工况分级标准,为桥面铺装层间防水粘结材料的选择、设计提供参考依据.     

正交异性板对钢桥面铺装荷载响应的影响分析

通过有限元模拟对正交异性桥面板构造对钢桥面铺装荷载响应的影响进行分析,结果表明：纵腹板部位、顶板变厚度部位对铺装的荷载响应具有显著影响,这些刚度突变部位是钢桥面铺装受力分析的临界荷位;行车状态对荷载响应也有明显的影响。     

旧路改扩建工程动态设计研究

交通、经济的发展要求对原有道路进行改扩建。文章根据扩建工程的特点、功能、使用要求,新建路面结构功能及要求,对新线方案、与原路搭接路段、加宽路段等采用动态设计,并对路面纵坡拟合、互通立交、收费广场、隧道路面、桥面铺装等也均采用动态设计,不拘泥于一种形式。     

大跨径钢桥面铺装层动力响应研究

为了揭示钢桥梁桥面沥青混凝土铺装的实际受力特性,利用有限元方法对大跨径正交异性钢桥面铺装层的瞬态动力学响应进行了分析和计算。在不同层间接触条件时,对铺装层静力和动力响应计算结果分析的基础上,着重对完全光滑条件下不同加载周期、不同铺装层模量以及不同铺装层厚度等对铺装层动力响应的影响进行了探讨。结果表明,完全光滑和完全连续接触条件下铺装层的动力响应截然不同,完全光滑时铺装层的最大拉应力为完全连续时的近10倍;加载周期及铺装层模量对铺装层的动力响应影响不显著;铺装层厚度对铺装层动力响应影响较大,当铺装层与钢桥面板之间完全滑动时,6 cm左右的铺装层厚度是最不利的。与静力学计算结果相比,动力计算结果更加接近实际情况。     

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。     

铁路桥梁超高性能混凝土桥面铺装力学性能分析

针对铁路桥梁超高性能混凝土桥面铺装层的受力特点,结合某连续钢桁梁特大桥工程,采用有限元软件建立力学分析模型.通过对桥面铺装层最不利荷载位置进行分析,研究桥面铺装结构的纵、横向应力及疲劳应力,发现超高性能混凝土铺装层能够有效改善正交异性钢桥面板的应力状态,确定了超高性能混凝土铺装层设计的力学控制指标.     

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。     

面向桥面铺装动力响应分析的多尺度桥梁模型

为了解决传统桥面铺装设计方法不能反映在行车荷载与桥梁振动特性耦合作用条件下的铺装动力响应问题,提出一种面向桥面铺装动力响应分析的多尺度桥梁模型的构建新方法。该方法首先综合考虑桥面铺装和桥梁结构特性对建模的要求,建立整桥有限元仿真模型,然后构建精细化桥面铺装体系局部梁段模型,最后通过动力子结构方法将整桥结构与桥面铺装局部结构衔接,并以某大跨径悬索桥为例进行实例分析。结果表明：由于考虑整桥动力特性和不平度的影响,将使计算结果（不平度等级为A）比静力计算结果大10%～15%,并且随着不平度的增加而非线性增加;采用该模型的构建方法可以避免现行桥面铺装设计中采用静载偏不安全的缺点。     

SBS改性沥青SMA-13混合料在长大纵坡路段旧路面层改造中的应用

重载作用下长大纵坡沥青路面常出现车辙、推移、开裂等病害。以鞍隆线二级公路长大纵坡病害路段的治理工程为研究对象,调查其交通状况,路面工作状况,分析该段路面损坏的影响因素和破坏机理,提出用于旧路维修的路面结构设计方案,对面层SMA混合料进行设计,检验其动稳定度、渗水系数、劈裂强度、构造深度等性能,并铺筑了试验路段,后期观测结果良好。     

正交异性钢桥面水泥基铺装过渡层的研究

首先以铺装层与含加劲肋和纵横隔板的正交异性钢桥面局部梁段作为计算对象,进行有限元分析,发现随铺装下层模量的增大,铺装层与钢桥面板复合效应增强,使铺装层总体受力也越有利,故有必要研制模量较大的水泥基铺装过渡层,以改善正交异性钢桥面板与铺装层之间的受力状态。其次,鉴于轻质混凝土与聚合物改性水泥混凝土的优越性,开展合理选材与配合比设计研究,研制同时具备这2种混凝土优点且适用于钢桥面过渡层的轻质聚合物水泥砂浆(LPCM)。然后,对所研制的轻质聚合物水泥砂浆进行抗压强度、抗折强度、疲劳性能、应力应变曲线特点和改性机理等进行了分析。研究发现:所研制的砂浆密度约1 800 kg/m3,为轻质砂浆;丙烯酸乳液的掺入有利于降低轻质砂浆水灰比、改善浆体工作性、增大轻质砂浆的柔韧性与抗裂性,但存在一个最佳掺量问题;具有高抗拉强度的聚合物膜是显著改善其抗折强度、压折比、弯曲韧性和疲劳性能等一系列力学性能的根本原因。轻质聚合物砂浆是一种性能优异的柔韧性水泥基材料,建议使用在对厚度、自重和柔韧性有一定要求的钢桥面铺装过渡层。     

影响长大纵坡沥青路面车辙的荷载因素分析

为了找到影响长大纵坡沥青路面车辙的最不利荷载因素,从交通荷载的角度提出车辙防治措施,对坡度、车速和超载对长大纵坡路面车辙的影响进行了计算分析和比较。研究表明,坡度对长大纵坡的路面车辙的影响较小;与坡度相比,较低的车速更易导致车辙病害的产生;车辆超载是导致车辙产生和进一步恶化的最不利因素。