简支梁桥水泥混凝土桥面铺装受力性能试验分析

摘要

钢筋混凝土简支梁桥因其受力方式明确、结构形式简单以及维护保养费用低等优点，广泛应用于各级公路。其桥面铺装主要为水泥混凝土刚性铺装。水泥混凝土桥面铺装除分散车轮荷载作用外，还能消除雨水对主梁的直接作用。其应力状态复杂，在车辆荷载持续增加的情况下，不可避免的会出现各种铺装层病害。
　　本文以水泥混凝土桥面铺装为主要研究对象。首先对水泥混凝土桥面铺装常见病害进行整理，并从铺装层混凝土强度、铺装层厚度和层间粘结状况等方面进行了原因分析。其次，通过有限元软件，建立简支空心板桥和T梁桥全桥模型。基于水泥混凝土桥面铺装受力特性，分析桥梁跨径、主梁结构形式、铺装层强度、铺装层厚度和层间接触状况等参数对铺装层结构受力状态的影响。然后，对水泥混凝土桥面铺装进行层间抗剪能力试验。试验研究在有无竖向力、铺装层强度、铺装层厚度以及交界面处理方式对层间抗剪能力的影响，并采用SPSS软件对各试验影响因素和水平进行相关性与显著性分析。最后在验证试验可靠和模型合理的基础上，将试验结果中的层间交界面常用处理方法对应的摩擦系数带入模型中，根据试验数据，再次对铺装层厚度进行参数分析，找出规律，并提出铺装层的最合理厚度。
　　针对桥面铺装各种病害，研究其受力特点及影响因素，采取有效措施减缓或者消除铺装层病害并增加其使用寿命，对简支桥梁设计及施工具有重要的借鉴意义。

目录

摘要

1 绪论

1．1 论文背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 研究内容

1．4 技术路线

2 水泥混凝土桥面铺装层病害及原因分析

2．1 水泥混凝土桥面铺装常见病害

2．2 桥面铺装病害成因分析

2．2．1 铺装层混凝土强度分析

2．2．2 铺装层厚度分析

2．2．3 层间粘结分析

2．2．4 其它因素分析

2．3 本章小结

3 简支梁桥水泥混凝土桥面铺装分析方法

3．1 有限元基本原理

3．2 ANSYS软件简介

3．3 几种典型的计算单元

3．4 有限元接触理论

3．4．1 接触状态非线性

3．4．2 接触问题的分类

3．4．3 面一面接触分析的基本步骤

3．4．4 接触算法

3．4．5 接触刚度

3．4．6 接触摩擦

3．5 本构关系

3．5．1 混凝土单轴受力应力—应变关系

3．5．2 混凝土非线性弹性本构模型

3．5．3 混凝土损伤本构模型

3．5．4 钢筋本构关系模型

3．6 基本参数的选取

3．6．1 基本假设

3．6．2 桥面铺装计算参数

3．6．3 计算荷载

3．6．4 模型建立

3．7 本章小结

4 水泥混凝土桥面铺装受力影响因素分析

4．1 跨径对铺装层受力影响

4．1．1 最不利受力位置

4．1．2 跨径对铺装层受力影响

4．2 主梁结构形式对铺装层受力影响

4．2．1 位移特性分析

4．2．2 内力特性分析

4．3 混凝土强度对铺装层受力影响

4．3．1 铺装层强度变化对位移影响

4．3．2 强度变化对应力影响

4．4 厚度变化对铺装层受力影响

4．4．1 层厚度变化对位移影响

4．4．2 层厚度变化对应力影响

4．5 层间接触状况对铺装层受力影响

4．5．1 层间接触状况对位移影响

4．5．2 层间接触状况对应力影响

4．6 本章小结

5 水泥混凝土桥面铺装层间抗剪试验分析

5．1 试验方案

5．2 试验步骤

5．2．1 水泥混凝土板制作

5．2．2 桥面板界面处理

5．2．3 加铺水泥混凝土铺装层

5．2．4 试件养护

5．2．5 层间剪切试验

5．2．6 弹性模量试验

5．3 试验结果

5．3．1 试件破坏类型

5．3．2 试件破坏过程

5．4 试验结果分析

5．4．1 不加竖向力情况分析

5．4．2 铺装层强度分析

5．4．3 铺装层厚度分析

5．4．4 交界面处理情况分析

5．5 水泥混凝土桥面铺装试验影响因素的SPSS软件分析

5．5．1 数据库的建立及分析

5．5．2 主体间效应分析

5．5．3 单因素效应分析

5．6 有限元理论计算与试验结果对比

5．6．2 桥面铺装合理厚度分析

5．7 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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