【摘 要】
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由于交通量的迅速增加及恶劣的自然环境因素的频繁作用,加之设计和施工中存在某些缺陷,很多桥梁的沥青混合料铺装层在设计年限内出现裂缝、拥包等病害,尤其是钢桥面铺装层。由于钢桥面铺装层受复杂多变气候条件和重载交通影响十分显著,国内外专家在大跨径钢桥面铺装设计理论和方法上取得了一定成果,在铺装材料、设计控制指标等方面也积累一些经验,但钢桥面铺装技术的研究主要集中在铺装结构和材料,而对铺装结构层受行车荷载和
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由于交通量的迅速增加及恶劣的自然环境因素的频繁作用,加之设计和施工中存在某些缺陷,很多桥梁的沥青混合料铺装层在设计年限内出现裂缝、拥包等病害,尤其是钢桥面铺装层。由于钢桥面铺装层受复杂多变气候条件和重载交通影响十分显著,国内外专家在大跨径钢桥面铺装设计理论和方法上取得了一定成果,在铺装材料、设计控制指标等方面也积累一些经验,但钢桥面铺装技术的研究主要集中在铺装结构和材料,而对铺装结构层受行车荷载和温度荷载作用的力学响应研究还相对较少。鉴于此,为了预防钢桥面铺装层出现过早破坏,利用有限元软件ANSYS计算分析在移动荷载和温度共同作用下铺装层的力学响应情况,运用力学指标对铺装层进行设计优化,研究内容如下:1.对重庆地区钢桥面铺装层进行病害调查,考虑气候因素和交通条件,分析铺装层产生裂缝类、变形类和结构层类等典型病害的原因。2.建立钢桥面铺装体系的温度场模型,考虑不同季节温度、桥面位置和铺装结构类型,计算得到铺装层温度场分布情况,并其温度场分布情况导入计算模型,分析铺装层温度应力随气温周期性变化的响应情况,将外界温度与铺装层的病害建立联系。3.在动力有限元分析过程中,将移动荷载分别施加在桥面板的加劲肋中央、加劲肋焊接处和腹板中央三个不同位置,以确定铺装层最不利荷位。通过分析车速、阻尼作用、超载以及刹车制动对铺装层的动力响应情况,发现车速大小和阻尼作用对铺装层力学指标影响不并显著;超载对结构层的竖向位移影响最大;刹车制动过程对层间最大剪应力影响最大。4.考虑行车荷载与温度荷载叠加效应的使用环境对铺装层的影响,选取了低温-重载和高温-刹车制动两种最不利条件作为移动荷载与温度荷载耦合作用分析,将双层SMA、SMA+GA和双层EA铺装结构进行对比分析,发现:在低温-重载耦合作用下,SMA+GA铺装结构各项力学控制指标比较均衡;在高温-刹车制动耦合作用下,双层EA铺装结构抵抗竖向变形和剪切破坏性能优良。综上所述,考虑湿热气候环境与繁重交通量使用条件,在钢桥面铺装结构层设计时应选择高温性能更加优良的双层EA铺装结构。
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