轻型组合桥面弧形缺口应力特征分析及现场试验

为深入研究钢-UHPC （Ultra-high Performance Concrete）轻型桥面组合体系对弧形缺口的应力改善程度,结合一座大跨自锚式悬索桥,针对正交异性钢桥面板（Orthotropic Steel Deck,OSD）结构铺设UHPC层前、后2种情形,选择3种不同弧形缺口形式,分别建立空间实体有限元分析模型,并采用简化加载、响应面加载2种方式进行分析,由此获得了弧形缺口应力、变形分布规律与车辆轴载位置之间的关系,揭示了弧形缺口出现峰值拉、压应力的原因。以此为基础,采用三轴加载车分别在铺设UHPC层前、后进行现场跑车试验,采集了弧形缺口多个关注点在不同横向加载位置的应力响应曲线,获得了各点的应力极值,并与有限元结果进行了对比分析。研究结果表明：铺设UHPC前、后弧形缺口关注点应力特征随荷载分布规律基本相同,面内应力为主、面外应力较小,拉应力主要由荷载偏载产生、加载区域长,而压应力主要由荷载直接作用于弧形缺口顶部产生,且加载区域短;采用传统简化加载方式难以获得弧形缺口处准确的拉应力峰值,并可能导致应力幅偏小,并由此提出了合理的加载方式;本桥五段线弧形缺口形式受力相对较好;铺设UHPC层能有效减少弧形缺口应力峰值,并在一定程度上缓解疲劳问题,是OSD结构提高疲劳性能的一种有效方案。