基于PBL连接件的钢桥面复合铺装结构静力性能分析

摘要

在行车荷载、环境温度和桥梁振动等因素的共同作用下,钢桥面铺装的受力和变形非常复杂,而常用沥青类铺装材料的抗拉、抗剪和抗压强度均较小,导致钢桥铺装出现开裂、脱层和车辙等早期病害的现象非常普遍。对钢桥面板追从变形的大小是影响铺装层受力的主要因素,因此可以通过增加铺装层刚度来改善铺装层的受力。基于这一理念,本文提出了基于PBL连接件的“轻质混凝土+SMA”钢桥面复合铺装结构,并对该铺装结构的主要力学性能进行了分析。
　　首先,总结了钢桥面铺装的特点和存在的主要问题,对钢桥面铺装几种主要病害出现的原因进行了分析,并对钢桥面铺装材料和铺装结构的研究现状进行了简要介绍。在总结已有研究成果的基础上提出了基于PBL连接件的“轻质混凝土+SMA”这一新型钢桥面复合铺装结构。
　　其次,根据钢桥面铺装的受力特点和技术要求,参考国内外相关规范、标准中关于钢桥面铺装设计控制指标的规定,提出了钢桥面复合铺装结构的设计控制指标。
　　然后,总结了钢桥面铺装的常用分析方法,对钢桥面铺装分析的有限元法进行了重点分析。建立了某一推出试验的有限元模型,对钢桥面复合铺装结构中钢-混界面的模拟方法进行了验证。
　　再次,参考某钢箱梁桥标准节段的结构构造,建立了包括正交异性钢桥面板、横隔板、轻质混凝土铺装下层、SMA铺装上层和PBL抗剪连接件的钢桥面复合铺装结构的有限元模型,分析了车轮荷载作用下钢桥面复合铺装结构中应力和变形的分布规律,确定了各设计控制指标下的最不利加载工况。
　　最后,分析了钢桥面复合铺装结构主要结构参数,包括PBL钢板厚度、铺装层厚度、混凝土弹性模量、沥青劲度模量和PBL连接件布置形式对钢桥面复合铺装结构受力性能的影响,在此基础上对各主要参数的取值给出了合理建议。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1钢桥面铺装的特点

1.2钢桥面铺装的主要问题

1.3钢桥面铺装研究现状

1.4新型钢桥面铺装的提出

1.5本文的主要研究内容

第二章 钢桥面复合铺装结构的设计控制指标

2.1钢桥面铺装体系的力学特性

2.2钢桥面铺装的技术要求

2.3钢桥面铺装的设计控制指标

2.4钢桥面组合铺装结构的设计控制指标

2.5本章小结

第三章 钢桥面复合铺装结构有限元计算方法

3.1钢桥面铺装分析方法简介

3.2钢桥面铺装分析的有限元法

3.3复合铺装结构的有限元模型

3.4有限元模型的验证

3.5本章小结

第四章 车轮荷载下钢桥面复合铺装结构静力性能分析

4.1有限元模型简介

4.2 沥青面层受力分析

4.3 混凝土下面层受力分析

4.4 混凝土-沥青界面受力分析

4.5钢桥面板变形分析

4.6本章小结

第五章 钢桥面复合铺装结构参数影响分析

5.1 PBL连接件钢板厚度的影响

5.2铺装层厚度的影响

5.3混凝土弹性模量的影响

5.4沥青劲度模量的影响

5.5 PBL连接件布置方式的影响

5.6本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读硕士期间取得的学术成果

发表论文

参与的主要科研项目

获奖情况

致谢