瀝青混凝土攤鋪溫度效應下的鋼橋面板-鋪裝系交互作用研究.pdf

1、瀝青混凝土高溫攤鋪時鋼箱梁橋會產生具有非線性和時-空變化特征的溫度場，在荷載耦合作用下鋼箱梁橋發(fā)生變形，并引起附加應力，其變形特征及受力機理非常復雜。高溫攤鋪溫度效應不僅對橋面系層狀復合體系性能產生影響，甚至還可能威脅橋梁結構安全，然而現(xiàn)階段已有研究對此問題并未引起足夠重視。本文從鋼橋面攤鋪溫度場研究開始，以橋面系溫度效應為突破點，揭示攤鋪溫度荷載對鋼箱梁橋的影響以及橋面系結構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、平衡原理推導出鋼箱梁攤鋪三維瞬態(tài)溫度場的導熱微分方程，構建鋼箱梁攤鋪溫度與時間域、空間域的函數(shù)關系;依據(jù)熱傳導理論，分析鋼箱梁攤鋪溫度場邊界及內部傳熱情況，并按熱傳導第三類邊界條件對其邊界進行定義;分析了鋼橋面攤鋪瞬態(tài)溫度場直接積分法及溫度效應中彈性熱應力的求解問題。
　　然后，運用熱像測溫技術對鋼橋面攤鋪溫度場進行實測，分析正交異性鋼橋面板及鋪裝層局部溫度場時-空分布規(guī)律，依據(jù)實測數(shù)據(jù)對相關熱力學參數(shù)進行確定，采用生死單元技術對

3、瀝青混凝土動態(tài)攤鋪施工過程進行有限元計算，確立了一種鋼橋面瀝青攤鋪溫度場數(shù)值仿真計算方法。
　　進而，基于瞬態(tài)傳熱理論，采用提出的鋼橋面瀝青攤鋪溫度場生死單元數(shù)值仿真技術，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熱固耦合仿真計算模型，分析其橋面系溫度場的時-空分布規(guī)律;采用三角函數(shù)及指數(shù)函數(shù)分別對鋼橋面板攤鋪溫度橫向及豎向最不利溫度荷載模式進行擬合，定量地描述了瀝青混凝土攤鋪溫度場三維空間變化特征;同時進行了鋼橋

4、面攤鋪溫度場影響因素分析，獲得了內外因素的影響因子，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計算方法，在建立的三節(jié)段熱力學模型中導入溫度場計算結果進行溫度效應計算，研究了熱固耦合鋼箱梁結構位移及應力時-空分布規(guī)律和特征，并分析了溫度對橋梁結構的影響;研究了攤鋪溫度荷載作用下粘結層剪切應力和鋪裝層應力大小及分布規(guī)律，并用剪切試驗擬合的抗剪強度函數(shù)關系式對攤鋪溫度作用下的粘結層抗剪強度進行驗證。

5、
　　最后，分析溫度-施工荷載耦合作用下鋼橋面板橫向應力、縱向應力、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到最不利溫度荷載，施工機械荷載耦合作用下的鋼橋面板力學響應指標仍舊小于最不利溫度荷載時刻大小。修改模型參數(shù)進行多次數(shù)值仿真，研究最不利荷載作用下，正交異性板結構參數(shù)及布置對鋪裝層厚度及力學指標的影響以及不同鋪裝層厚度及模量對正交異性板鋼橋面板力學響應的影響，并通過正交試驗，分析鋼橋面板-鋪裝系交互作用的特