正交异性钢桥面板STC铺装施工工艺研究及应用

对广东某高速公路立交辅道桥钢箱梁结构正交异性钢桥面板STC铺装后、行车数年分析为工程背景进行研究,该桥面铺装利用STC超高韧性混凝土的强度和韧性,将STC层与钢桥面板通过剪力钉的焊接形成一种组合结构,显著提高了钢桥面的整体刚度,阻止正交异性钢桥面板疲劳开裂,并同时保护桥面铺装层不出现损坏,有效解决了钢桥面疲劳裂纹和铺装易损坏的问题,降低后期的维护成本。     

钢纤维混凝土铺装钢桥面施工要点与经济性分析

为探究钢纤维混凝土应用于钢桥面的施工的便捷性与经济性,以林海公路（外环立交—上南路）改建工程为例,该桥为连续钢箱梁正交异性钢桥,采用钢纤维混凝土浇筑钢桥面,探讨了钢纤维混凝土的施工工序、控制要点,并分析了经济性,结果发现在钢桥面铺装钢纤维混凝土很方便;在性能满足要求的前提下,钢纤维混凝土经济性远优于超高性能混凝土。故在选择钢桥面铺装材料时,钢纤维混凝土不失为一个好选项。     

钢纤维增强聚合物改性混凝土及其应用

在静压抗折试验与疲劳试验的基础上建立钢纤维增强聚合物改性混凝土与钢纤维混凝土的疲劳方程,分析了在钢纤维混凝土中加入聚合物对混凝土疲劳性能的改善作用,指出钢纤维增强聚合物改性混凝土在桥面铺装应用中的耐久性,以提高桥面铺装层的使用品质和延长其使用寿命。     

正交异性钢箱梁桥面超薄高性能混凝土铺装施工技术

<正>通过对海河大桥正交异性钢桥面板疲劳裂纹进行实地调查,发现由于正交异性钢桥面板刚度较小、应力集中,引起了局部变形,钢桥面铺装及正交异性板钢和焊缝有不同程度开裂。针对海河大桥的病害,湖南大学研究成功的超高性能混凝土材料可用于其加固技术,采用桥面板局部刚度加强的维修方法,可改善钢箱梁和桥面铺装的局部受力,提高抗疲劳性能。海河大桥钢桥面铺装可     

钢箱梁桥面铺装优化设计

本文结合国内外大跨径钢箱梁桥面铺装的常用方案及其使用效果,提出传统铺装方案存在的主要问题。利用三阶段力学分析方法研究活载作用下钢箱梁桥面铺装的应力分布特点,提出钢箱梁桥面铺装的控制应力,分析控制应力随钢桥面板厚度、铺装层厚度等因素的变化规律。结合工程实例武汉市黄浦大街—金桥大道快速通道工程L32联大跨连续钢箱梁,提出了新型的钢箱梁桥面铺装方案:采用轻质高韧混凝土作为刚性下面层的铺装方案。该方案主要特点有:以轻质高韧混凝土代替沥青混凝土为铺装层下面层,在钢桥面板焊接剪力件,设置集防水、粘结、应力吸收功能于一体的高粘高弹改性沥青功能过渡层。利用局部模型对该方案进行受力性能分析,结合室内试验结果,表明本方案理论上可行。     

混杂纤维混凝土在桥面铺装中的应用研究

通过试验,研究开发了一种集优越力学性能和良好耐久性能于一体,既能满足桥面铺装层的功能要求又能解决桥面铺装层早期破坏和耐久性低问题的新型桥面铺装材料——混杂纤维混凝土。引入聚丙烯仿钢丝粗纤维来代替部分钢纤维,既可降低工程造价又可降低铺装层的自重,其对纤维混凝土力学性能及耐久性能的提高可和钢纤维媲美,甚至比掺单钢纤维更高。在混杂纤维混凝土中掺入膨胀剂和引气剂,与素混凝土和单一纤维混凝土相比,抗弯强度、弯曲韧性明显改善,抗渗等级提高到29级,抗冻融性能也有一定程度的提高,耐久性显示出明显的优势,是桥面铺装材料的理想选择。     

正交试验设计法在钢纤维混凝土配合比中的应用

介绍了钢纤维水泥混凝土配合比正交试验设计方法,并利用正交试验结果,采用综合平衡法分析钢纤维水泥混凝土各组成材料用量对混凝土各项指标的影响。据此,找出了钢纤维水泥混凝土用于桥面铺装层的施工最佳配合比。     

考虑桥面铺装作用的正交异性钢桥面板应力幅分析

建立钢箱梁节段有限元模型、顶板与U肋连接细节模型,并在模型中考虑桥面铺装层。将钢箱梁节段模型作为粗糙模型,通过子模型法插值得到顶板与U肋连接细节有限元模型的边界条件。在车轮荷载作用下,讨论铺装层弹性模量、厚度及泊松比3个参数对顶板与U肋连接细节应力幅的影响。结果表明:提高铺装层弹性模量和增加铺装层厚度可显著降低横隔板间该细节的应力幅,但对横隔板处该细节应力幅的降低作用不明显;改变铺装层泊松比对顶板与U肋连接细节应力幅影响很小。在实际工程中,对顶板厚度较小的钢桥面板,可以通过增加铺装层厚度以减小顶板与U肋连接细节的局部应力。建议采用钢纤维混凝土等弹性模量大、温度影响小的材料作为桥面铺装层。     

桥面铺装对正交异性钢桥面板疲劳性能的影响效应研究

为研究桥面铺装温度、表面不平顺度及车速等关键因素对正交异性钢桥面板纵肋与顶板焊接细节疲劳损伤的影响,提出考虑铺装层效应的车桥耦合动力模型,并采用健康监测实测数据对所提出的理论模型进行验证。在此基础上,以珠江口某超大跨径悬索桥正交异性钢桥面板为研究对象,量化各关键影响因素对其纵肋与顶板焊接细节的疲劳损伤累积效应的影响,并确定关键参数对疲劳损伤动力放大系数。研究结果表明:车桥耦合动力模型可以用于铺装层温度和车速等关键影响因素对疲劳损伤的影响效应;当桥面铺装温度为70℃且路面状况较差时,实际疲劳损伤为传统分析方法所得疲劳损伤的2. 5倍;该悬索桥正交异性钢桥面板在夏季最高气温时,钢桥面板实际疲劳损伤为基于传统分析方法所得疲劳损伤的2. 25倍,夏季某天平均的实际疲劳损伤为传统方法分析所得的1. 48倍;冬季某天平均的实际疲劳损伤为传统方法分析所得的0. 77。     

铁路混合梁斜拉桥钢-混结合段传力及疲劳性能试验研究

为了解大跨度铁路混合梁斜拉桥钢-混结合段的传力和疲劳性能,根据应力等效原则设计制作了结合段局部足尺模型,进行了疲劳验证加载和疲劳破坏加载,测试了疲劳加载过程中结合段钢箱梁及剪力钉的应力变化情况。同时,通过考虑钢和混凝土之间不同的摩擦系数,对摩擦力在结构剪力传递中的影响进行了研究。试验研究结果表明:利用接触分析,摩擦系数分别取0.1和0.6时,钢梁纵向应力计算值偏差在0.5%以内,说明在疲劳荷载作用下结构弹性受力时,钢和混凝土之间的摩擦力对剪力传递贡献较小;200万次疲劳验证试验过程中,结合段整体应力水平较低,各测点应力基本保持不变,结构传力安全可靠,具有良好的疲劳性能;100万次的疲劳破坏试验后,钢结构和剪力钉部分测点应力明显增大,结合段钢和混凝土出现黏结滑移现象,尤其在顶板位置,但结构整体稳定性良好,仍具有一定的疲劳安全储备。     

大跨径钢桥面铺装体系多目标优化设计

将大跨径钢桥的正交异性钢桥面和其上的铺装层作为钢桥面铺装体系整体进行多目标优化设计。取大跨径钢桥面铺装体系造价及铺装层表面极限应力最小化两类指标构造目标函数,在此基础上建立多目标优化设计的数学模型。采用评价函数中的线性加权和法进行求解,开发了钢桥面铺装体系结构多目标优化设计程序,以国内某大跨径钢桥为对象,采用多目标优化设计方法,给出钢桥面铺装体系中各参数的合理界限。应用国际通用有限元软件SPA93程序对其进行验证,结果表明,应用多目标优化设计方法对大跨径钢桥面铺装体系设计是可行的。研究成果可为大跨径钢桥面铺装体系结构的设计提供理论依据。     

正交异性钢桥面铺装层疲劳寿命的断裂力学分析

计算和分析正交异性钢桥面铺装层表面裂缝应力强度因子,在此基础上应用Paris扩展公式预测铺装层疲劳寿命。将奇异单元布置在铺装层表面裂缝前沿,建立正交异性钢桥面系三维断裂力学有限元模型,计算铺装层表面裂缝的应力强度因子;分析裂缝应力强度因子随轴载作用位置的变化规律,确定了带裂缝铺装层轴载作用的最不利荷位;以最不利荷位作为轴载作用的标准荷位,计算应力强度因子随裂缝扩展深度的变化,并数值拟合得到了应力强度因子与裂缝深度的关系式;将应力强度因子的深度关系式代入Paris公式,积分得到铺装层的疲劳寿命。计算结果表明,基于钢桥面铺装层带裂缝工作的事实,应用断裂力学方法预测钢桥面铺装层疲劳寿命是可行的。     

大跨钢桥桥面铺装结构受力分析

桥面铺装试验模型的横断面是两边各有一个闭口肋,中间有三个开口肋的结构,横向具有刚度不均匀性,不宜采用正交异性板弯曲理论进行计算。本文根据虎门大桥桥面铺装及室内试验模型的特性提出了钢桥面铺装力学分析方法,为钢桥面铺装设计与施工提供了一定的理论依据。     

钢桥面铺装国内外研究现状

详细介绍了正交异性钢桥面板桥梁及钢桥面铺装技术在我国的应用和发展历程,阐述了国外关于钢桥面铺装技术的研究成果及特点,总结归纳了浇筑式沥青混凝土铺装层和环氧沥青混凝土铺装层的优缺点,以期指导钢桥面铺装施工。     

病险水库加固改造中再生材料的应用

以工程实例为依托,归纳了病险水库加固改造的特点以及病险水库常见的质量问题与加固措施,说明了病险水库加固改造中产生的建筑垃圾再生利用的设计原则和技术措施,从而达到保护环境和降低工程费用的目的。     

大跨径斜拉桥钢桥面防水铺装层修复方案分析与设计

针对主跨为618 m的大跨径斜拉桥——武汉白沙洲长江大桥钢箱梁桥面铺装的破坏情况,分析了铺装层发生病害的原因。采用高温稳定性能优异的新型防水粘结层材料和界面进行粗糙化处理技术对铺装层的破坏部位实施了抗滑移修复方案,应用有限元法分析了轮载作用下的正交异性钢桥面板铺装层剪应力的变化规律,同时对防水粘结层材料的粘结强度、抗剪强度和弯曲变形性能进行了室内试验,并且成功实施了白沙洲大桥钢桥面铺装修复工程试验段。     

某悬索桥钢箱梁疲劳病害及处治方法研究

针对柔性铺装正交异性钢桥面板的疲劳病害难以克服、横隔板弧形切口处疲劳裂纹主要由面外变形所致等认知问题以及横隔板疲劳裂纹的合理处治方法,以某悬索桥为工程背景,通过构造尺寸、运营荷载、疲劳病害等信息的汇集,移动轮载横隔板应力及其规律分析,以及横隔板疲劳裂纹处治方案比较研究,得到以下结论：①柔性铺装正交异性桥面板采用合理的结构形式与构造细节,可确保其通常运营荷载下的疲劳寿命|②横隔板弧形切口部位轮载应力主要为面内应力,该区域疲劳开裂主要原因为面外变形的传统结论值得商榷|③弧形切口区域轮载应力幅最大加载位置为纵向距关注横隔板0.3m,横向位于横隔板关注锯齿块正上方|④轮载对弧形切口处应力幅的影响范围为：纵向两端各1.5倍横隔板间距,横向两侧各2.0倍U肋间距|⑤横隔板疲劳裂纹处治可采用“优化弧形切口”或“优化弧形切口+双面补强钢板”方法,且弧形切口和补强钢板形状可全桥统一。     

装配式钢箱梁桥面刚柔复合铺装结构力学分析

选择钢箱梁刚柔复合桥面铺装体系为研究对象,建立正交异形板以及铺装层的三维有限元模型,探索车轮荷载作用下刚柔复合铺装层及其与钢桥面板界面上力学响应的分布规律。分析表明,刚柔复合铺装结构整体刚度较好,铺装层受力的局部效应减弱;纵向拉应力为刚柔复合铺装中拉应力的主要控制指标;正交异性板的刚度突变位置易出现最大应力值。研究结果可对钢桥面铺装设计提供理论依据。     

公路钢箱梁正交异性板桥面国内外规范荷载作用局部应力计算与比较

针对适于公路钢箱梁正交异性板桥面局部应力计算的车辆轮轴荷载,分析中国、美国、加拿大、日本、英国和欧洲桥梁设计相关规范之间的差异。选择8种规范荷载,根据车轮触地面积,考虑50mm厚铺装层对荷载的扩散效应,确定各规范荷载的加载面积。选择钢箱梁典型结构,计算各荷载作用下桥面局部应力,对吊索中点加载模式,比较该位置顶板顶、底面横向应力和纵肋底面纵向应力;对吊索支点加载模式,比较顶板顶、底面纵向应力。最后,不考虑铺装层扩散效应,进一步计算比较各荷载作用下的上述应力。研究表明,按照我国公路I级荷载计算所得桥面局部应力偏低,加载面积的形状和大小对桥面局部应力影响明显。     

Fatigue life estimates for a slender orthotropic steel deck

Fatigue cracks in several types of welded joints and geometrical details have been reported to occur in a large number of slender orthotropic decks of existing steel bridges in many parts of the world. Some of these cracks are initiated very early, a few years after the bridge is brought into service. That is why it is said that fatigue life estimation for the welded joints of orthotropic decks is not an easy designing task. This is so because the random variation of local stresses is sensitive to many factors, in particular to those involved in the dynamic interaction between the vehicle’s tyres, the pavement and the steel structure.This paper presents and discusses the main causes for the observed cracks and the outcome of the ultimate fatigue life estimates for typical welded and geometrical details of a slender orthotropic deck with trapezoidal cross-section longitudinal ribs. This is the deck of an existing long-span steel bridge, which has been strengthened by adding a reinforced concrete layer fixed with shear studs to the steel deck top plate. This was done to avoid continued and extensive repair work and to enhance the fatigue life expectancy of the steel deck structure. The fatigue life estimation is done with the aid of refined numerical modelling and in situ experimental strain measurements and also by taking into account all the built-in structural alterations, changes in volume of traffic and in vehicles loading which have occurred during this bridge’s 32 years of service life.