基于铺装一体化的正交异性钢-混凝土组合桥面系模型试验与理论研究

摘要

基于铺装一体化的正交异性钢-混凝土组合桥面系是一种在正交异性钢桥面板上浇筑混凝土刚性基层然后铺筑沥青铺装层的组合桥面体系。该组合桥面体系能同时改善钢桥面板静力和疲劳性能，且能解决钢桥面铺装脱粘、开裂等病害，是一种性能优越、发展空间大的新型桥面结构体系。本文通过足尺模型试验研究了正交异性钢-混凝土组合桥面系的静力性能，同时采用有限元方法进行了该组合桥面系设计参数分析和拟合，并进行了刚性基层影响分析，最后进行了正交异性钢-混凝土组合桥面系理论分析。
　　本研究主要内容包括：⑴比较了组合桥面结构和组合（复合）铺装结构间的异同，总结了正交异性钢-混凝土组合桥面系构造要求，并在收集正交异性钢桥面板疲劳和钢桥面铺装病害和成因分析的基础上，提出了正交异性钢-混凝土组合桥面系6个控制指标，包括混凝土刚性基层最大拉应力σct、沥青铺装层最大拉应力σat、刚性基层与钢顶板界面最大剪应力τ1、刚性基层与沥青铺装层界面最大剪应力τ2、钢顶板最大mises应力σd、过焊孔最大mises应力σh。⑵进行了正交异性钢-混凝土组合桥面系足尺模型试验研究，分别测试了裸正交异性钢桥面板、铺设轻质混凝土刚性基层后的钢-混组合桥面板以及铺设沥青铺装层后的钢-混-沥青组合桥面系三个阶段在不同荷载荷位工况下结构各部位应力值，并进行了有限元分析。⑶采用有限元方法进行了正交异性钢-混凝土组合桥面系单参数和多参数分析，分别研究了各设计参数对正交异性钢-混凝土组合桥面系控制指标的影响。同时采用正交试验理论进行正交试验方案设计，并对各试验结果进行多元线性回归分析，得到各控制指标与6个设计参数间的线性回归公式，进行了各设计参数对各控制指标影响的显著性和主次影响分析。⑷采用有限元方法分析了刚性基层对闭口和开口加劲肋正交异性钢-混凝土组合桥面板的位移及几个应力关注点应力的影响，并采用子模型法，进行了刚性基层对闭口加劲肋正交异性钢-混凝土组合桥面板关注点应力集中系数的影响分析。同时探讨了刚性基层厚度和弹性模量对正交异性钢-混凝土组合桥面板的影响。⑸进行了正交异性钢-混凝土组合桥面系理论分析，分别推导了正弯矩区和负弯矩区正交异性钢-混凝土组合桥面系纵横向承载能力和界面剪应力计算公式，并进行了典型桥例对比分析和参数分析。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3存在的问题及本文主要研究内容和技术路线

第二章 正交异性钢-混凝土组合桥面系构造要求及控制指标

2.1 组合桥面结构和组合（复合）铺装结构

2.2正交异性钢-混凝土组合桥面系构造要求

2.3基于铺装一体化的正交异性钢-混凝土组合桥面系控制指标

2.4本章小结

第三章 正交异性钢-混凝土组合桥面系足尺模型试验研究

3.1正交异性钢-混凝土组合桥面系足尺模型试验

3.2模型试验有限元分析

3.3本章小结

第四章 正交异性钢-混凝土组合桥面系设计参数影响分析

4.1钢-混凝土组合桥面系力学性能控制指标单参数分析

4.2正交异性钢-混凝土组合桥面系力学控制指标多参数回归分析

4.3本章小结

第五章 刚性基层对正交异性钢-混凝土组合桥面板受力性能影响

5.1 概述

5.2 刚性基层对正交异性钢-混凝土组合桥面板受力性能的影响

5.3 刚性基层对正交异性钢-混凝土组合桥面板应力集中系数的影响

5.4 本章小结

第六章 正交异性钢-混凝土组合桥面系理论分析

6.1概述

6.2正弯矩区组合桥面系解析分析

6.3负弯矩区组合桥面系解析分析

6.4组合桥面系纵横向承载能力和界面剪应力分析探讨

6.5组合桥面系局部刚度分析

6.6本章小结

结论与展望

主要结论

主要创新点：

展望：

参考文献

攻读博士学位期间取得的学术成果

致谢