改善钢桥桥面铺装层高温作用的有效措施的研究

钢桥桥面铺装层早期破坏一直是一个世界性难题,高温是造成钢桥桥面铺装早期破坏的一个主要因素。如果能够降低铺装层温度,改善铺装层内高温条件,便能提高材料使用性能,从而能够推迟早期破坏的发生。基于这一目的,本文以傅立叶传热定律为理论基础,根据气象部门提供气象资料,运用有限元手段,对开放式钢箱梁及封闭式钢箱梁的铺装层温度场进行了模拟研究。研究后发现,开放式箱梁可以降低桥面铺装层温度,降低桥面铺装层高温（指50℃以上的高温）持续作用时间,改变桥面铺装层高温的作用位置。因此可以得出结论：开放式钢箱梁,能够改变桥面铺装层温度分布状态,降低桥面温度,从而提高铺装层与钢板间粘结材料的粘结性能,提高桥面铺装材料的抗车辙能力,进而推迟钢桥桥面铺装层早期破坏发生,提高桥面铺装层的使用寿命。     

正交异性钢桥沥青混凝土桥面铺装的力学分析

给出了钢桥面铺装体系有限元计算的基本原理及假设,根据国内大跨径钢桥常用的钢箱梁正交异性桥面板及铺装结构参数,分析了桥面铺装层在行车荷载作用下的受力特性及其与铺装层材料弹性模量的关系,得出最不利荷位,确定了最危险点,并以此处的最大破坏应力作为钢桥面铺装结构设计控制指标,从而控制桥面铺装层的早期破坏.     

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.     

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.     

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。     

五河口大桥桥面沥青混合料高温稳定性试验研究

混凝土桥面的沥青铺装层在外部荷载作用下的应力比较复杂,高温稳定性是铺装层材料的一项重要指标。通过车辙现场测量、钻芯取样的野外鉴定以及铺装层的车辙室内试验,研究桥面铺装层的SMA-13,AC-20改进型,SMA-10几种混合料高温稳定性。研究结果不仅给铺装层沥青混合料配合比设计提供有力依据,同时也给类似的工程实践提供一定的借鉴作用。     

水泥混凝土桥面沥青铺装层低温温度场分析

桥面铺装层在使用期间内产生温度裂缝是水泥混凝土桥面沥青铺装层常见的问题。提高铺装层的抗裂性能是桥面铺装体系结构设计的重要课题。低温开裂是导致桥面铺装层发生破坏的主要原因。本文在对寒冷地区标准气候研究计算的基础上,分析了典型的混凝土桥面沥青铺装体系中沥青铺装层在连续降温条件下铺装层表面温度变化、梯度变化规律,以及铺装层表面最温差的变化,最终为混凝土桥面沥青铺装层抗裂设计提供理论依据。     

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。     

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.     

轮载模型在钢桥面铺装力学分析中的影响

现代交通对大跨径钢箱梁桥面正交异性板的铺装材料提出了更高的要求.以改性沥青SMA铺装材料为例,应用有限元方法分析了该材料在钢桥面铺装应用中的力学行为.建立了钢桥面铺装的简化计算模型,分析了该材料在钢桥面铺装中随着不同轮载模型作用下各个主要力学指标的变化规律,重点考察了轮载加载方式对分析结果的影响.通过计算分析确定了更切合实际的车轮荷载施加方式,以及该材料在钢桥面铺装中的横向最不利荷载位置.分析指出:单轮荷载模型与双轮荷载模型计算结果有比较大的差别,双轮加载模式更能反映实际轮压作用.     

桥面铺装铁尾矿和炉渣隔热性能试验研究

针对桥面铺装隔热性能不佳和大跨度桥梁容易出现温度突变病害问题,研究了桥面铺装下层的混凝土配合比设计,以铁尾矿和炉渣为新原料,普通硅酸盐水泥为胶凝剂,钢纤维为添加剂,配制轻质高强、隔热保温的桥面铺装下层混凝土。试验数据表明,新型混凝土的性能达到JTG D60-2004《公路桥涵设计通用规范》标准,隔热保温性能是普通混凝土的1.2倍以上,可以减缓大跨度桥梁温度突变病害。     

沥青混凝土桥面铺装早期病害的分析

对钢筋混凝土桥柔性桥面铺装的早期病害及其原因进行了分析,在总结当前国内桥面铺装结构分析主要方法的基础上,通过理论分析,提出了用有限元进行结构分析时,需要重点研究的几个问题,指出了今后主要的研究方向。     

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。     

环氧树脂黏结材料与钢桥面相互作用研究

通过对目前钢桥面铺装层与钢板之间存在的问题进行分析,可知黏结层失效或脱层是钢桥面沥青混合料铺装的主要破坏类型之一,也是钢桥面铺装特有的一种破坏类型．笔者研究了黏结材料上的选取、工作温度的选定以及各温度状态下材料的性能测试,得出了材料抗剪、抗拉强度数值,对比后发现传统黏结材料已经不能满足现代工况要求,新型配比的高性能环氧树脂黏结材料需要深入研究．     

浇注式沥青混合料配合比设计及施工质量检测——以泰州大桥钢桥面铺装工程为例

依托泰州大桥钢桥面铺装下层用浇注式沥青混凝土实体工程,重点介绍泰州大桥钢桥面浇注式沥青混合料配合比设计,确定合成级配2#料∶3#料∶4#料∶矿粉=30∶10∶36∶24(质量比),最佳沥青用量8.9%时,混合料的高低温性能最优且均满足设计需要。经施工现场质量检测证明:该配合比指导生产的浇注式沥青混合料具有优良的防水、抗老化性能,对钢板的追从性好,能满足泰州大桥实际使用。       

车 - 温度荷载耦合作用下悬索桥钢桥

针对传统悬索桥钢桥面板疲劳寿命评估方法忽略了温度荷载影响的问题,提出考虑车辆和温度 荷载耦合作用下悬索桥钢桥面板疲劳耐久性评估方法。以南溪长江大桥为工程背景,基于悬索桥主梁的车辆 动态称重（WIM）、U 肋细节应变、铺装层温度和环境温度监测数据,建立标准疲劳车辆模型、铺装层温度 概率模型和主梁温差模型。在 ANSYS 有限元平台,采用瞬态分析计算车辆和铺装层温度荷载耦合作用对结 构两类典型焊接细节的疲劳应力效应的影响,并统计结构温度梯度的疲劳应力谱。在此基础上,预测车 - 温 度荷载耦合作用下南溪长江大桥两类典型细节的疲劳寿命。研究表明：在车载不变的情况下,沥青铺装层温 度与等效应力幅呈现线性关系。温度对细节疲劳寿命的影响随着细节距铺装层距离的增大而衰减。温度梯度 疲劳荷载谱的循环次数明显较车载小,在两者耦合作用中,车载对疲劳损伤的贡献值占据主要地位。对比考 虑与不考虑车 - 温度荷载的耦合作用,南溪长江大桥梁服役 100 a 主梁细节 1 和细节 2 的疲劳损伤计算值分 别相差 5.06 和 1.50 倍。