【摘 要】
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随着我国道路交通的迅速发展,桥梁建设数量也随之增多。桥面铺装层是桥梁的重要部分,受通行量密度大、运行超负荷、环境荷载等因素的影响,桥面铺装层常常在未达到设计使用年限就出现了不同程度的破坏。相关研究表明温度荷载是铺装层损坏的重要因素,地理位置和自然环境会对桥梁结构温度场和温度应力产生影响。一个国家不同地域的气候各不相同,我国南北方地区气候也存在较大差异,目前尚存在实测数据匮乏、相关研究成果对不同地区
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随着我国道路交通的迅速发展,桥梁建设数量也随之增多。桥面铺装层是桥梁的重要部分,受通行量密度大、运行超负荷、环境荷载等因素的影响,桥面铺装层常常在未达到设计使用年限就出现了不同程度的破坏。相关研究表明温度荷载是铺装层损坏的重要因素,地理位置和自然环境会对桥梁结构温度场和温度应力产生影响。一个国家不同地域的气候各不相同,我国南北方地区气候也存在较大差异,目前尚存在实测数据匮乏、相关研究成果对不同地区的适用性有限等问题,亟需针对温度荷载作用下的桥面铺装层性能开展系统性研究。为了明确温度荷载对桥面铺装层产生破坏的程度,以秦皇岛地区在建钢箱梁桥为依托,利用粘贴温度传感器的方式对桥梁温度进行实际测量,借助Abaqus有限元软件进行模拟计算,对混凝土铺装层在夏季高温天气日照条件下的温度场和温度应力进行分析。通过对实测数据和模拟计算结果进行对比,确定有限元模型的可行性,分析了温度应力的最不利位置和大小。讨论了沥青铺装层吸收系数、混凝土导热系数、混凝土弹性模量、对流换热系数、大气透明度及地面反射率等环境参数和材料参数对温度应力的影响趋势和程度,对其原因进行分析汇总,进而提出减少破坏产生、增加实际工程使用寿命的有利建议。分析结果如下:1)混凝土铺装层温度随环境温度变化,在下午13:00左右,南侧顶部位置达到为34.6℃的最高温度;横桥方向上,南侧和跨中区域存在最大约为12℃的温差,南侧和北侧存在最大约为8℃的温差;纵桥方向上,顶部和底部区域存在最大约为3℃的温差。2)混凝土铺装层横桥向温度应力主要表现为拉应力。下午13:00左右,在底部距南侧端3/4宽度位置处出现最大2.3 MPa的拉应力,同时在梁端底部出现约0.5 MPa的压应力;纵桥向温度应力主要表现为压应力,在下午13:00左右,在梁端混凝土和钢桥面板连接处达到最大为4.6 MPa的压应力,同时在底部跨中区域出现最大为0.7 MPa的拉应力。3)在混凝土铺装层温度应力的影响因素中,沥青铺装层吸收系数、混凝土弹性模量、对流换热系数对其影响较大,其它因素的影响较小。在实际工程中可以通过改变相应参数来减小温度应力的产生,保证桥面铺装层的使用寿命和行车舒适性。
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