瀝青混凝土攤鋪溫度效應(yīng)下的鋼橋面板-鋪裝系交互作用研究.pdf

1、瀝青混凝土高溫?cái)備仌r(shí)鋼箱梁橋會(huì)產(chǎn)生具有非線性和時(shí)-空變化特征的溫度場(chǎng)，在荷載耦合作用下鋼箱梁橋發(fā)生變形，并引起附加應(yīng)力，其變形特征及受力機(jī)理非常復(fù)雜。高溫?cái)備仠囟刃?yīng)不僅對(duì)橋面系層狀復(fù)合體系性能產(chǎn)生影響，甚至還可能威脅橋梁結(jié)構(gòu)安全，然而現(xiàn)階段已有研究對(duì)此問題并未引起足夠重視。本文從鋼橋面攤鋪溫度場(chǎng)研究開始，以橋面系溫度效應(yīng)為突破點(diǎn)，揭示攤鋪溫度荷載對(duì)鋼箱梁橋的影響以及橋面系結(jié)構(gòu)交互作用的特征和規(guī)律。
　　首先，依據(jù)傅里葉定律及熱量

2、平衡原理推導(dǎo)出鋼箱梁攤鋪三維瞬態(tài)溫度場(chǎng)的導(dǎo)熱微分方程，構(gòu)建鋼箱梁攤鋪溫度與時(shí)間域、空間域的函數(shù)關(guān)系;依據(jù)熱傳導(dǎo)理論，分析鋼箱梁攤鋪溫度場(chǎng)邊界及內(nèi)部傳熱情況，并按熱傳導(dǎo)第三類邊界條件對(duì)其邊界進(jìn)行定義;分析了鋼橋面攤鋪瞬態(tài)溫度場(chǎng)直接積分法及溫度效應(yīng)中彈性熱應(yīng)力的求解問題。
　　然后，運(yùn)用熱像測(cè)溫技術(shù)對(duì)鋼橋面攤鋪溫度場(chǎng)進(jìn)行實(shí)測(cè)，分析正交異性鋼橋面板及鋪裝層局部溫度場(chǎng)時(shí)-空分布規(guī)律，依據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)相關(guān)熱力學(xué)參數(shù)進(jìn)行確定，采用生死單元技術(shù)對(duì)

3、瀝青混凝土動(dòng)態(tài)攤鋪施工過程進(jìn)行有限元計(jì)算，確立了一種鋼橋面瀝青攤鋪溫度場(chǎng)數(shù)值仿真計(jì)算方法。
　　進(jìn)而，基于瞬態(tài)傳熱理論，采用提出的鋼橋面瀝青攤鋪溫度場(chǎng)生死單元數(shù)值仿真技術(shù)，建立考慮上下面層瀝青混凝土攤鋪過程中的扁平鋼箱梁攤鋪溫度場(chǎng)熱固耦合仿真計(jì)算模型，分析其橋面系溫度場(chǎng)的時(shí)-空分布規(guī)律;采用三角函數(shù)及指數(shù)函數(shù)分別對(duì)鋼橋面板攤鋪溫度橫向及豎向最不利溫度荷載模式進(jìn)行擬合，定量地描述了瀝青混凝土攤鋪溫度場(chǎng)三維空間變化特征;同時(shí)進(jìn)行了鋼橋

4、面攤鋪溫度場(chǎng)影響因素分析，獲得了內(nèi)外因素的影響因子，提出了考慮不同影響因素的鋼箱梁攤鋪溫度荷載方程。
　　其次，采用順序耦合的熱力學(xué)計(jì)算方法，在建立的三節(jié)段熱力學(xué)模型中導(dǎo)入溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行溫度效應(yīng)計(jì)算，研究了熱固耦合鋼箱梁結(jié)構(gòu)位移及應(yīng)力時(shí)-空分布規(guī)律和特征，并分析了溫度對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響;研究了攤鋪溫度荷載作用下粘結(jié)層剪切應(yīng)力和鋪裝層應(yīng)力大小及分布規(guī)律，并用剪切試驗(yàn)擬合的抗剪強(qiáng)度函數(shù)關(guān)系式對(duì)攤鋪溫度作用下的粘結(jié)層抗剪強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)證。

5、
　　最后，分析溫度-施工荷載耦合作用下鋼橋面板橫向應(yīng)力、縱向應(yīng)力、豎向位移的橫向分布規(guī)律，研究表明:由于鋼箱梁跨中截面并沒有達(dá)到最不利溫度荷載，施工機(jī)械荷載耦合作用下的鋼橋面板力學(xué)響應(yīng)指標(biāo)仍舊小于最不利溫度荷載時(shí)刻大小。修改模型參數(shù)進(jìn)行多次數(shù)值仿真，研究最不利荷載作用下，正交異性板結(jié)構(gòu)參數(shù)及布置對(duì)鋪裝層厚度及力學(xué)指標(biāo)的影響以及不同鋪裝層厚度及模量對(duì)正交異性板鋼橋面板力學(xué)響應(yīng)的影響，并通過正交試驗(yàn)，分析鋼橋面板-鋪裝系交互作用的特