鋼橋面鋪裝抗疲勞設(shè)計研究.pdf

1、我國大跨徑鋼橋面鋪裝工程長期受到使用壽命不足的困擾,疲勞開裂是鋼橋面鋪裝的主要病害類型,也是鋪裝在使用過程中所必然面臨的結(jié)構(gòu)問題,抗疲勞性能已成為鋼橋面鋪裝設(shè)計中的核心技術(shù)。國內(nèi)外對鋼橋面鋪裝技術(shù)進(jìn)行了大量的研究,但目前還沒有形成完備的鋼橋面鋪裝設(shè)計方法。本文提出了基于抗疲勞設(shè)計思想的鋼橋面鋪裝設(shè)計方法,測試了鋪裝材料的疲勞特性,研究了鋪裝結(jié)構(gòu)的動態(tài)力學(xué)行為,分析了鋼橋面系疲勞耐久性影響因素,旨在分析和探索延長鋪裝使用壽命的途徑。

2、>　　 首先本文提出了鋼橋面鋪裝抗疲勞設(shè)計的理論基礎(chǔ)與設(shè)計流程。鋼橋面鋪裝疲勞裂縫產(chǎn)生于車輛荷載在橋面加勁構(gòu)件處形成的高應(yīng)力區(qū),由鋪裝項(xiàng)面向下擴(kuò)展;基于抗疲勞設(shè)計理論,提出了鋼橋面鋪裝抗疲勞設(shè)計基本原則,將設(shè)計年限內(nèi)累計標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次作為設(shè)計指標(biāo);研究了疲勞荷載模型、車道系數(shù)、橫向分布系數(shù)、輪組系數(shù)等參數(shù),推導(dǎo)了累計標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次計算公式;提出了鋼橋面鋪裝抗疲勞設(shè)計的步驟與流程。
　　 其次采用四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)測試了環(huán)氧瀝青混合料的極

3、限彎曲性能和疲勞性能,分析了環(huán)氧瀝青混合料的模量、相位角、累積損傷、損傷增量、耗散能和累積耗散能等特征參數(shù)在常應(yīng)力和常應(yīng)變疲勞試驗(yàn)過程中的演化規(guī)律,將累積損傷開始發(fā)生急劇增加定義為疲勞破壞標(biāo)準(zhǔn);通過檢驗(yàn)證明環(huán)氧瀝青混合料疲勞壽命服從兩參數(shù)的威布爾分布規(guī)律,得到環(huán)氧瀝青混合料的疲勞模型。
　　 然后采用三點(diǎn)彎曲復(fù)合梁模型,測試了-15℃、5℃、25℃、45℃四種溫度和0.1Hz、0.5Hz、1Hz、5Hz、10Hz、20Hz六種頻

4、率以及1kN、3kN、5kN、8kN、10kN五種荷載條件下復(fù)合梁的動態(tài)彎曲響應(yīng),分析了溫度、頻率和荷載水平對鋼橋面鋪裝復(fù)合梁模型的影響:采用三維非線性組合彈簧單元模擬粘結(jié)層,建立了包含粘結(jié)層的復(fù)合梁有限元模型,利用該模型研究了復(fù)合梁的受力變形特性、應(yīng)變分布與層間粘結(jié)效應(yīng),分析了材料參數(shù)對復(fù)合梁力學(xué)行為及鋪裝受力的影響,提出了基于有限元模型的鋼橋面鋪裝材料力學(xué)參數(shù)擬合算法,并驗(yàn)證了模型的有效性。
　　 建立了全斷面鋼箱梁節(jié)段有限