开口加劲肋正交异性钢桥面铺装力学分析

该文以开口加劲肋正交异性钢桥面铺装体系作为研究对象,建立了包括桥面板和铺装的整体三维有限元分析模型,研究了荷载作用下铺装层的力学特性.分析表明,横向拉应力是开口加劲肋正交异性钢桥面铺装设计的一个重要控制指标;开口加劲肋正交异性钢桥面铺装层问剪应力较大,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;开口加劲肋正交异性钢桥面铺装对车辆荷载的应力应变响应具有很强的局部效应.     

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。     

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。     

加劲肋形式对钢桥面铺装影响与全厚单层铺装研究

为掌握L型、U型加劲肋对正交异性桥面板铺装结构受力影响和差异,解决薄钢板桥面铺装方案设计与施工一体化问题,延长薄钢板桥面铺装耐久性,依托马房大桥钢桥面铺装维修工程,通过有限元数值模拟分析掌握L型、U型加劲肋桥面铺装体系受力特点和差异,基于钢桥面铺装与桥面板复合结构分析,结合典型铺装材料力学性能试验评价,进行了增韧补强型环氧沥青桥面铺装一体化设计研究,对实体工程的全厚度单层铺装层混合料均匀性、性能进行了试验检测评价。马房大桥L型、虎门大桥U型加劲肋桥面铺装结构对比分析表明,U型加劲肋桥面板的整体刚度高于L型加劲肋桥面板,而L型加劲肋桥面板正交异性显著性相对较低。计算分析表明铺装层模量对铺装层横向应变水平影响呈指数关系,超载率对应变水平呈线性影响。经工程应用验证,采用全厚度单层80 mm环氧沥青铺装施工方案,可满足压实、平整、均匀性的设计要求,全厚度单层钢桥面铺装方案可有效提高铺装体系整体性、缩短施工时间、延长铺装使用寿命。     

大跨径斜拉桥设纵隔板对钢桥面铺装力学特性的影响

利用通用有限元ANSYS软件,计算分析大跨径斜拉桥设纵隔板对钢桥面铺装力学特性的影响,并分析纵隔板两侧加劲肋刚度对钢桥面铺装受力的敏感性.结果表明,铺装层表面最大横向拉应力/应变最不利荷位是荷载对称施加于一加劲肋正上方且紧靠纵隔板一侧,该荷位作用下计算加劲肋的挠跨比控制在要求的1/800～1/1 700范围内;铺装层表面最大纵向拉应力/应变和最大竖向位移最不利荷位均是荷载施加于相邻两加劲肋中心之间的正上方且跨过纵隔板.同时指出纵隔板上方铺装层表面出现更明显的应力集中,它可以通过改变纵隔板两侧加劲肋刚度得以降低,而且纵隔板上方铺装层表面最大横向拉应力/应变与纵隔板两侧加劲肋刚度有很好的相关关系.     

带板肋的钢-UHPC轻型组合桥面疲劳性能理论与试验研究

该文提出了一种新型的带板肋的超高性能混凝土轻型组合结构,通过有限元建模的方法分析了其应用于浙江五一大桥时的抗疲劳性能并与原U肋加劲的钢桥面板进行对比分析。针对该结构在负弯矩作用下UHPC的抗弯拉疲劳性能以及组合结构层间栓钉抗剪疲劳性能开展了足尺模型疲劳性能试验。结果表明:(1)带板肋的组合桥面结构完全解决了传统钢桥面中部分细节疲劳抗性不足的问题;(2)负弯矩疲劳试验得到板肋轻型组合桥面中UHPC层在10MPa弯拉应力幅的作用下经过500万次疲劳荷载作用后裂缝宽度仅为0.09mm,对结构整体性能无明显影响;(3)板肋组合结构中栓钉连接件在90 MPa疲劳应力幅作用下经过50万次循环荷载作用后,未见任何破坏迹象及层间滑移裂缝,换算得到实桥中栓钉抗剪疲劳寿命不小于76 293万次;(4)板肋组合结构中加劲肋在193MPa疲劳应力幅作用下经过50万次循环荷载作用后发生断裂破坏,换算得到实桥中加劲肋疲劳寿命为5 616万次。     

基于ABAQUS的钢桥面铺装层粘弹性响应分析

为了准确地分析钢桥面铺装层在荷载作用下粘弹性力学特性,基于大型通用有限元软件ABAQUS平台,建立钢桥面铺装体系有限元分析模型,对其在车轮荷载作用下的粘弹性力学响应进行求解。结果表明：最大横向拉应力出现在与荷载作用区域相邻U形加劲肋的铺装层顶面,最大挠度出现在车轮荷载所作用的中心点;同时由于沥青铺装层的蠕变和松弛特性,各种响应均随时间和温度的变化而呈现出较为复杂的变化趋势;随加载时间的延长,各响应逐渐趋于稳定。     

基于ABQUS的钢桥面铺装层粘弹性响应分析

为了准确地分析钢桥面铺装层在荷载作用下粘弹性力学特性,基于大型通用有限元软件ABAQUS平台,建立钢桥面铺装体系有限元分析模型,对其在车轮荷载作用下的粘弹性力学响应进行求解.结果表明:最大横向拉应力出现在与荷载作用区域相邻U形加劲肋的铺装层顶面,最大挠度出现在车轮荷载所作用的中心点;同时由于沥青铺装层的蠕变和松弛特性,各种响应均随时间和温度的变化而呈现出较为复杂的变化趋势;随加载时间的延长,各响应逐渐趋于稳定.     

浅谈桥面铺装质量控制要点

桥面铺装指的是为保护桥梁板和分布车轮的集中荷载,用沥青混凝土、水泥混凝土、高分予聚合物等材料铺筑在桥梁板上的保护层。其作用是保护桥梁板防止车轮或履带直接磨耗桥面,保护主梁免受雨水侵蚀,并借以分散车轮的集中荷载。常用的桥面铺装有水泥混凝土,沥青混凝土两种铺装形式。在不设防水层的桥面上,也有采用防水混凝土铺装的。桥面铺装过早破损是桥梁的质量通病之一,是一个技术问题较多,质量缺陷多发的分项工程。由于桥面铺装直接承受车辆荷载的冲击、摩擦,与梁体一起变形,一起受力,在加上气候的影响,施工中若不精心组织,严格控制,势必出现桥面铺装混凝土空鼓、纵横向裂缝、龟裂、脱皮、平整度及标高不达标等可视病害,因此,如何保证桥面铺装层与梁顶面有良好的连(粘)结,并且铺装厚度尽可能满足设计要求是桥面施工控制的关键。     

超高性能混凝土组合钢桥面承载性能试验研究

为了解超高性能混凝土组合钢桥面在静力作用下的裂缝扩展情况和承载能力,以某长江大桥正交异性钢桥面板构造细节为背景设计试验梁(单U肋),采用有限元分析和模型试验的方法研究超高性能混凝土组合钢桥面在静力加载过程中的裂缝扩展形态和位移、应变的变化规律。结果表明:加载至13%极限荷载时,中横隔板顶面附近观测到裂缝;达到极限荷载时,裂缝最大宽度达0.15mm;超高性能混凝土与钢结构能够协同工作;加载过程中超高性能混凝土的抗裂性能良好,达到极限承载能力时,钢结构先发生屈曲;在设计荷载作用下,超高性能混凝土铺装层能够满足耐久性要求,组合钢桥面具有较大的静力承载能力富余度。     

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。     

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。     

在汽车荷载作用下U型肋尺寸对钢桥面力学性能的影响

为了探明在车辆荷载作用下U型肋开口大小、桥面铺装对钢桥面板力学性能的影响,本文以带有U型肋的简支梁钢桥面为研究对象,进行局部建模有限元分析。分析中采用abaqus通用有限元软件建立了9个钢桥面局部模型,U型肋开口及间距分别选取的170mm（密肋形式）,320mm（标准形式）和340mm（大开口形式）3种类型、桥面铺装为SMA沥青混凝土材料,并考虑了桥面铺装材料受季节温度的变化。从标准车辆轮载作用下模型典型部位的应力分布、竖向变形等有限元结果可知：（1）桥面铺装有无对标准U型肋及大开口U型肋构造的桥面应力分布影响较大,桥面铺装大大较少了桥面的竖向变形及应力幅值;（2）适当增加U型肋开口大小、间距及钢板厚度,有桥面铺装的情况下,桥面竖向变形满足规范要求,同时有效减小钢桥面应力幅值,提高了钢桥面疲劳性能;（3）季节温度的变化对桥面的变形和应力也有一定的影响,春秋季节时,桥面受车辆荷载作用下产生的应力和变形较小。     

钢箱梁桥面铺装体系结构优化研究

采用有限元分析的结构优化设计方法对钢箱梁桥面铺装体系进行整体优化研究。建立钢桥面铺装体系的有限元模型,选择包括钢板厚度、梯形加劲肋刚度、横隔板间距、铺装厚度等结构参数作为设计变量,建立铺装最大拉应力、铺装与钢板层间最大剪应力、加劲肋挠跨比、钢桥面板最大拉应力等指标的约束条件,采用零阶方法进行优化计算。结果表明,优化设计可以节省材料,降低造价。通过减小梯形加劲肋间距和横隔板间距,增大桥面板厚度和梯形加劲肋高度,可改善铺装的受力状况。     

带板肋的钢-UHPC轻型组合桥面板计算与试验研究

为解决钢混结合段区域U形加劲肋传力不流畅,受力以及施工复杂等问题,提出一种新型的带板肋的超高性能混凝土(UHPC)轻型组合桥面板,通过有限元分析将其抗疲劳性能与带U肋超高性能组合桥面板进行对比分析研究,并进一步对该结构在负弯矩作用下的承载能力,UHPC层的开裂应力,破坏模式以及荷载挠度关系进行实桥足尺模型试验研究。结果表明:(1)板肋组合桥面结构在疲劳性能上有更大优势,其在疲劳细节2,3,4上的应力幅均大大低于U肋组合结构;(2)足尺模型试验得到板肋轻型组合桥面结构的开裂应力为20.1 MPa略低于U肋轻型组合结构23.6 MPa;(3)板肋组合结构的破坏模式均为加劲肋屈服导致结构丧失承载能力而发生破坏,而U肋组合结构的破坏模式为横隔板屈曲失稳破坏于工程应用不利;     

矩形钢管混凝土构件弯曲性能试验研究

为了解矩形钢管混凝土梁在弯矩作用下的受力性能及加劲肋对其弯曲性能的影响,设计制作flat试件(无加劲肋)、rib试件(设置普通加劲肋)和PBL试件(设置PBL加劲肋)共3个矩形钢管混凝土试件,进行纯弯试验,研究各试件的荷载~位移曲线、中性轴移动规律、混凝土和钢材应变规律、破坏模式等,并基于AISC规范方法计算各试件的抗弯承载力,对比填充混凝土对钢梁抗弯承载力的影响。结果表明:在用钢量相同的前提下,flat试件的混凝土与钢管之间产生了滑移,rib试件在横向集中荷载的作用下局部混凝土开裂严重,PBL试件的钢管混凝土整体性较好,混凝土无滑移;填充混凝土对设PBL试件和rib试件的抗弯承载力有显著提高,对flat试件的抗弯承载力提高很小。     

鄱阳湖大桥桥面铺装防水粘结层试验研究

江西省九景高速公路鄱阳湖大桥主桥为预应力混凝土高低塔斜拉桥,该桥运营近10年后,桥面出现部分病害,需对该桥进行桥面铺装改造.为保证桥面铺装耐久性,通过室内抗拔、抗剪试验研究比较3种防水粘结体系的抗拔性能和抗剪性能.研究确定AMP-100上铺热熔SBS改性沥青(撒布碎石)为该桥桥面防水粘结层,并总结该新型防水粘结体系的具...     

薄层环氧抗滑铺装材料加速加载试验研究

通过室内加速加载试验研究水泥混凝土桥面薄层环氧抗滑铺装材料的使用性能。设计的加速加载试验可模拟反复行车荷载对薄层环氧抗滑铺装材料产生的表面磨耗、集料松散脱落以及由于层间黏结不足而导致的层间脱离。重点模拟了在常温和高温下,轮胎在正常行驶、加速行驶和刹车减速行驶时对环氧抗滑铺装材料使用性能的影响。试验结果表明环氧抗滑铺装材料具有优异的抗磨耗与松散掉粒性能以及层间黏结性能,可用于水泥混凝土桥面铺装。     

钢桥面系统各项参数敏感性分析

大跨径钢桥桥面系统一般由钢箱梁盖板、纵向加劲肋，横隔板以及沥青铺装层组成，在车辆荷载作用下，铺装层的受力状态相当复杂。作为沥青铺装层的支承体系，钢桥面板体系的结构特性与结构刚度是影响铺装层受力的主要因素，因此就可以通过改变桥各项参数来分析桥面系统刚度的改变对铺装层受力的影响程度。本文利用有限各分析方法，对影响桥面系刚度的各项参数进行分析，揭示了钢桥面沥青铺装层受力大小与桥面系统各项参数的内在联系。