悬索桥桥面铺装施工顺序及钢箱梁结构对铺装层受力的影响

摘要

钢箱梁的铺装层性能会对车辆的行驶性能以及桥梁的安全性能造成影响。悬索桥正交异性钢桥面板的铺装技术存在许多盲点，甚至在国外也很少涉及，桥面铺装施工组织便是其中一个方面;钢箱梁铺装层的力学行为是和桥梁、钢箱梁、铺装层本身特性密不可分的;目前大跨径桥梁钢箱梁铺装层探究的方向多为静力分析，局限性强，在动力的响应方面分析探索较少。因此，结合以上的铺装研究现状，本文通过理论和数值分析对悬索桥钢桥面铺装层结构在不同的情况下进行了力学分析。
　　第一，论述了钢箱梁桥面铺装层的构成、结构受力特性、力学指标、研究现状和方法。
　　第二，以实际桥梁为背景，运用有限元分析软件建立了悬索桥全桥杆系模型，拟定多种不同施工顺序，得到了钢箱梁铺装施工引起的主梁应力应变的变化情况，通过主梁的受力情况初步探讨了铺装层后施工部分引起的已施工铺装层的受力变化，总结出一般的影响规律。并通过对比分析，确定了合理的施工顺序。
　　第三，采用标准梁段铺装层有限元板壳模型，用以代替全桥模型主梁的一部分梁单元模型。结合初步分析结果，拟定多种施工组织顺序，全面揭示了不同情况下铺装层的各项受力特性，得到了相应的各项力学指标差异情况，并结合铺装结构材料的力学性能，对不同施工组织顺序情况下的铺装结构性能做出评估。为进一步提高计算效率，提出了理论探索，确定了一种简化的计算模型。
　　第四，建立了钢箱梁局部铺装计算模型，详细分析了铺装结构的受力特性，充分考察了铺装和钢箱梁结构材料特点对铺装层受力的影响，总结了变化规律。
　　第五，同样采用钢箱梁局部铺装计算模型，考虑车辆荷载的动力影响因素，分析了钢箱梁自身材料和结构属性以及动力荷载周期的改变对铺装层的动力响应的影响，并与静力结果进行了对比分析，总结了规律。
　　本文总结和计算的成果，可以对悬索桥钢桥面铺装层的研究给与参考，为悬索桥钢桥面铺装层的设计、施工和监控提供依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外铺装研究现状

1．2．1 铺装材料和工艺的研究现状

1．2．2 铺装结构受力特性研究现状

1．3 主要研究内容

1．4 研究方法和技术路线

第二章 桥面铺装顺序对铺装层受力影响的初步分析

2．1 悬索桥的整体力学行为

2．2 悬索桥桥面铺装施工顺序对主梁影响

2．2．1 桥面铺装由跨中向桥塔施工

2．2．2 桥面铺装由桥塔向跨中施工

2．2．3 桥面铺装由一侧桥塔向另一侧桥塔施工

2．2．4 桥面铺装由桥塔和跨中对称施工

2．3 桥面铺装施工顺序对铺装层的受力影响

2．3．1 桥面铺装由跨中向桥塔施工

2．3．2 桥面铺装由桥塔向跨中施工

2．3．3 桥面铺装由一侧桥塔向另一侧桥塔施工

2．3．4 桥面铺装由桥塔和跨中对称施工

2．4 本章小结

第三章 桥面铺装顺序对铺装层受力影响的详细分析

3．1 计算模型的建立

3．2 桥面铺装顺序对铺装层受力的详细分析

3．2．1 桥面铺装由跨中向桥塔施工

3．2．2 桥面铺装由桥塔向跨中对称施工

3．3 悬索桥计算简化模型的理论分析

3．3．1 缆索的等效竖向刚度

3．3．2 吊索的竖向等效刚度

3．3．3 等效弹性支撑的弹簧刚度

3．4 本章小结

第四章 钢箱梁构造对铺装层的受力影响

4．1 钢箱梁顶板铺装结构计算模型

4．2 最不利荷载位置分析

4．2．1 横向最不利荷载位置

4．2．2 纵向最不利荷载位置

4．3 铺装材料和厚度对铺装结构的受力影响

4．3．1 沥青混凝土厚度的影响

4．3．2 沥青混凝土材料弹性模量的影响

4．4 钢箱梁结构对铺装层受力的影响

4．4．1 桥面板厚度的影响

4．4．2 横隔板厚度的影响

4．4．3 横隔板间距的影响

4．4．4 纵肋厚度的影响

4．4．5 纵肋上口宽度的影响

4．4．6 纵肋横向分布间距的影响

4．4．7 纵肋高度的影响

4．5 本章小结

第五章 动荷载对铺装层的受力影响

5．1 计算模型的模态分析

5．2 动荷载加载方式

5．3 阻尼比对铺装层的受力影响

5．4 动荷载周期对铺装层的受力影响

5．5 本章总结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果