连续箱梁桥不同厚度铺装层的力学响应分析

应用ABAQUS有限元分析软件整体建模研究了不同厚度铺装层的力学响应变化规律。结果表明:水平荷载对层底剪应力水平影响较大,较厚的铺装层能在一定程度上降低层底剪应力水平。车辆超载、铺装层模量的变化、温度荷载对各不同厚度铺装层力学响应的影响效果接近。较薄的铺装层应提高粘结层的抗剪性能,较厚的铺装层应提高铺装层材料的抗拉强度。桥梁内部最大主应力与最大Mises应力均随着铺装层厚度的增加而呈线性增长,薄层铺装能够在一定程度上改善桥梁受力状况。在实际决策过程中,需要综合考虑力学响应指标与材料实际性能,以达到经济性与功能性双重目的。     

桥面铺装温度场与温度应力分析

针对目前道路温度场及桥面铺装层车载应力研究颇多,但桥面铺装层温度场及温度应力研究匮乏的情况,从推导桥面铺装温度场解析解出发,得到了桥面极值温度的简化计算公式,并在大量实测数据的基础上,采用统计优化的方法提出了经验公式,以具体实体结构为例,将桥面板和沥青混凝土铺装层作为统一的力学分析体系,采用三维有限元法,对极值温度作用下铺装层内部最大主应力、最大剪应力进行了计算,分析了铺装层厚度和模量对桥面铺装受力状态的影响,研究了桥面铺装体系的力学特性和应力变化规律,为桥面铺装层的结构设计和材料选择提供了理论依据.     

简支箱梁桥沥青铺装层层间接触分析

通过ANSYS软件建立了简支箱梁桥足尺模型,桥面铺装层间采用接触方式,分析了简支箱梁桥在中部偏载作用下沥青混凝土铺装上下面层厚度、弹性模量、层间粘聚力以及层间脱空面积变化对铺装层产生的影响.计算分析结果表明:沥青铺装层上下层厚度变化对铺装层内纵横向拉应力影响明显,增加铺装上层厚度可以减少铺装下层的拉应力和剪应力,增加铺装下层厚度对层间抗剪作用影响不敏感;增加铺装上层弹性模量能减小铺装下层拉应力和剪应力,增加铺装下层弹性模量不能提高铺装层抗剪效果;层间粘聚力大于0.25 MPa时,铺装上下层各应力基本不变;随着铺装层间脱空面积的增大,铺装层上下层相关应力增大,在脱空处容易产生破坏.沥青铺装层层间存在脱空时,铺装层上层纵横向拉应力和剪应力大于铺装层下层的对应应力.     

水泥-乳化沥青混凝土在桥面铺装结构中的力学行为

为了减少桥面铺装在运营中的各类病害,将水泥-乳化沥青混凝土应用于桥面铺装的下层,并取代防水粘结层,对其适用性进行了研究.采用有限元力学分析方法,通过变换结构层的厚度来模拟该桥面结构层的力学行为.结果表明:当增大水泥-乳化沥青结构层的厚度时,各层之间的剪应力均减小,与桥面板之间的剪应力减小幅度较为明显,该层本身所承受的压应力也随之减小,当该层的厚度增加到3 cm以上时,上下层之间的剪应力下降幅度开始减缓.通过对新型桥面铺装结构力学行为特点进行研究,表明该材料适用于中、小型混凝土桥.     

基于正交试验设计的正交异性钢桥面系多因素优化研究

以某大跨悬索桥钢箱梁为研究对象,建立精细化的局部正交异性钢桥面系有限元模型.采用正交试验设计方法,研究了最不利轮载作用下正交异性板结构参数及铺装层材料与结构参数对铺装层力学特性的影响.以钢桥面铺装体系质量最轻和铺装层横向拉应力最小为目标函数,拟合得到各变量间响应面模型,最后对正交异性钢桥面系进行优化设计.结果表明:轮载对称施加在U肋正上方时,铺装层内横向拉应力及弯沉值最大;最不利轮载作用下,铺装层弹性模量变化对铺装层横向拉应力、铺装层与钢桥面板间层间剪应力、铺装层弯沉值影响最为显著,增大铺装层厚度及弹性模量可改善钢桥面系受力状况,钢桥面板厚度变化对钢桥面系力学特性影响较小;基于响应面对正交异性钢桥面系进行多目标优化设计,减小了铺装层横向拉应力的同时,降低了结构自重,具有很好的应用价值.     

基于多尺度模型的简支梁钢桥面铺装受力研究

开展简支梁钢桥面铺装受力研究有助于解决正交异性钢桥面铺装早期损坏的问题,而多尺度模型能够精确地计算和反映各构件的受力情况,可为钢桥面铺装的设计和施工提供参考依据。文章建立了简支梁钢桥多尺度模型,对比分析了在不同的横隔板间距和不同的钢桥面板厚度情况下,铺装层内最大应力、应变的变化规律。结果表明:随着板厚增加,桥面铺装内应力、应变减小较多,横隔板间距减小对应力应变影响不大;铺装层内最大应力一般随铺装材料弹性模量增加而增加,最大应变随铺装材料弹性模量增加而减小,而当铺装材料弹性模量1 500 MPa时,会使铺装层内各向最大应变急剧增加;增加桥面板厚度,优化钢箱梁的尺寸能够有效地减小钢桥面铺装的各向受力。     

半刚性基层沥青路面面层剪应力峰值的影响因素

目的探讨沥青路面面层剪应力峰值变化规律和影响因素.方法运用多层弹性体系理论,双圆均布荷载下,考虑路面结构层厚度、模量变化以及层间状态的不同,分析半刚性基层沥青路面剪应力峰值的变化规律和影响因素.结果沥青路面剪应力峰值会随面层厚度的增加而减小,随基层厚度的增加而增大;沥青路面使用过程中面层模量变化以及设计选取基层模量过高会导致剪应力峰值的提高;层间出现滑移也将导致沥青路面剪应力峰值的大幅度增加.结论路面结构层模量变化及层间连接状态的不同对沥青路面剪应力峰值有显著的影响;路面结构层厚度对沥青路面剪应力峰值的影响相对较小,但也不容忽视.设计和施工过程中应充分考虑沥青路面剪应力的影响因素并加以控制.     

桥面铺装调平层与沥青面层层间剪切行为

为了改善桥面铺装层间结构病害多发的问题,采用ANSYS软件对调平层与沥青层层间结构的受力进行分析.提出层间极限剪切边界的概念,开展重要影响因素的敏感性分析,与组合结构抗剪强度变化方程建立联系.结果表明:水平力系数而非竖向荷载是层间极限剪切边界的关键影响因素;沥青上、下面层厚度对铺装结构层间剪切状态具有相似的改善效果;调平层厚度对桥面铺装层间剪切状态的影响较小;铣刨措施组合结构抗剪强度回归方程的斜率大于典型铺装结构下极限边界方程的斜率,可以保证调平层与沥青层处于剪切安全状态.层间极限剪切边界可以将铺装结构力学分析与室内试验建立直接联系,为桥面铺装层间结构设计提供参考.     

大跨径钢桥UHPC-TPO超薄铺装新体系力学 计算与分析

为了研究超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)-聚合物混凝土薄层铺装(thin polymer overlay,TPO)超薄铺装体系在不同的车辆轴载、水平力大小、TPO铺装层厚度、荷载位置下的力学性能,采用正交试验设计进行有限元计算.研究表明:随着轴载增大,UHPC最大拉应力、TPO最大拉应力、UHPC与TPO层间最大剪应力均显著增大;水平力大小对UHPC-TPO层间最大剪应力影响显著;增大TPO厚度对结构受力有利;考虑超载230%且紧急制动的不利工况,UHPC最大拉应力和TPO最大拉应力均小于各自的开裂强度、UHPC与TPO层间最大剪应力远小于界面抗剪强度.     

考虑层间不同状态的沥青路面力学响应分析

目的为了定量研究层间滑移条件下沥青路面结构力学响应．方法通过定义滑移系数来准确模拟层间不同的连接状态，分析了同一沥青路面在优、中、差三种接触条件下力学响应的变化，以及分析在不同滑动条件下基层回弹模量变化对沥青路面受力的影响．结果层间连接条件由优良转差后，弯沉和最大剪应力增长了近20％、沥青层层底由受压状态变为受拉状态．基层回弹模量增加，均能有效减少沥青层层底拉应力，但同时导致沥青层内竖向压应力和剪应力过大增长。使出现车辙的概率增加．结论在沥青路面设计和施工时应做好黏结层，避免层间滑动的出现．同时将基层模量控制在合理的范围1000～1200MPa内．     

高等级公路沥青路面剪应力分析与应用

基于线弹性层状体系理论，采用路面结构有限元法，探讨高等级公路沥青路面剪应力的分布规律、影响因素及其评价方法。通过选取不同路面结构参数，包括各结构层厚度、模量和泊松比等，在不同的点位，利用BISAR程序进行力学计算和分析，提出了沥青路面抗剪强度的确定和评价方法。研究结果表明：在不考虑各结构层材料性能和厚度时，最大剪应力均分布在距路表3cm深度范围内；影响剪应力的最主要因素是沥青层模量、泊松比和基层模量；对于普通3层沥青层面层结构，上面层和中面层应进行剪应力验算，下面层可根据实际情况确定是否进行验算；验算时，需找到准确的计算点位才能计算出各层内最大剪应力。     

新型钢桥面铺装结构的力学性能分析

针对目前正交异性钢桥面铺装层常见的裂缝、推移、局部拥包等破坏形式,应用有限元法对新型桥面铺装结构,分析不同位置的荷载对铺装层最大拉应力和表面最大竖向位移、最大剪应力的影响,并与传统的沥青混凝土铺装结构进行对比分析。分析结果表明：采用新型的铺装结构比沥青混凝土铺装结构的最大拉应力、表面最大竖向位移、铺装层表面和底面的最大剪应力都有一定程度的降低,因此能较好的控制钢桥面铺装层的破坏。在采用新型桥面铺装结构时应以铺装层横向最大拉应力、最大横向剪应力作为铺装层开裂破坏控制指标。研究结果可以为大跨径钢箱梁桥面铺装设计提供理论参考.     

波形钢腹板PC组合箱梁桥面铺装力学特性分析

结合郑州市陇海路主线高架桥工程,针对波形钢腹板PC组合箱梁桥面沥青铺装结构,利用ANSYS软件建立三维有限元计算模型,对铺装层厚度、铺装层弹性模量、车辆荷载、汽车冲击力等影响桥面铺装受力的因素进行敏感性分析,同时分析温度效应对铺装结构的影响。研究结果表明:车辆荷载对铺装层受力影响显著,且各应力与轴载大小基本成线性关系; 铺装层厚度与弹性模量对铺装层受力有一定影响; 汽车冲击力对铺装层受力影响较大; 温度变化会使铺装结构产生较大的温度应力。     

高等级公路沥青路面剪应力分布研究

基于线弹性层状体系理论,采用路面结构有限元法,主要探讨高等级公路沥青路面剪应力的分布规律及其影响因素。数据分析结果表明:在各结构层材料性能和厚度允许选择范围内,最大剪应力均分布在距路表3 cm深度范围内;影响剪应力大小的最主要的因素是沥青层模量、泊松比和基层模量。通过计算数据与试验测试抗剪强度对比分析可知:对于普通三层沥青层面层结构,上面层和中面层应进行剪应力验算,且验算时需找到准确的计算点位才能得到各层内最大剪应力值。     

桥涵桥面混凝土铺装与复合铺装结构设计

结合桥面混凝土铺装的试验研究和有限元分析结果，对桥面混凝土铺装破坏的力学机理进行了阐述，初步提出了其设计标准。同时对复合铺装结构的计算模型作了探讨，并对复合铺装结构由于沥青混凝土加铺层与下部混凝土结构存在的弹性模量的差异。引起的下部桥梁结构应力重分布进行了分析。     

波形钢腹板PC组合箱梁桥面铺装防水黏结层性能试验

依托郑州市陇海路快速通道波形钢腹板PC组合箱梁工程,比较不同温度条件下采用聚氨酯材料和乳化沥青材料的铺装与桥面板的层间黏结性能。试验结果表明:AC型、SMA型桥面铺装与桥面板层间抗剪和拉拔性能均随温度升高而降低;防水黏结层采用聚氨酯材料时,在低温、常温及高温条件下,AC型、SMA型沥青混凝土桥面铺装与桥面板层间剪切强度、层间拉拔强度均要高于采用乳化沥青材料;桥面铺装采用AC型沥青混凝土时,铺装与桥面板层间黏结性能要优于SMA型沥青混凝土。     

乌鲁木齐地区水泥混凝土桥面沥青铺装层温度场分析

简要分析了桥面铺装层结构所处的环境情况与路面结构的区别,由于所处环境情况的差异使得桥面铺装层内表现出与路面结构不一样温度场分布。通过对乌鲁木齐市附近正在运营的某水泥混凝土桥面铺装埋设温度传感器,采集到了铺装层内的温度场分布的数据。根据采集到的大量数据,利用回归分析对桥面铺装层内不同深度处的温度场与大气温度关系进行回归,得出不同深度处温度与大气温度的关系。考虑大气温度与铺装层厚度对温度的影响,利用多元线性回归分析方法,得出铺装层内不同深度处温度与大气温度、铺装层厚度之间的关系。