大跨徑鋼橋面鋪裝體系力學(xué)分析與優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、大跨徑鋼橋的鋪裝結(jié)構(gòu)體系通常采用扁平薄壁流線型鋼箱梁及薄層瀝青混合料鋪裝層以減輕恒載，提高跨越能力。由于正交異性鋼橋面板的結(jié)構(gòu)特異性以及由于瀝青混合料的材料特性，在行車荷載和環(huán)境溫度荷載的作用下，在瀝青混合料鋪裝層表面易出現(xiàn)疲勞開裂和車轍、擁包等病害，嚴(yán)重影響了大跨徑鋼橋的使用性能。因此，開展對大跨徑鋼橋鋪裝結(jié)構(gòu)體系力學(xué)分析和設(shè)計研究顯得十分迫切。 本文在對鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)體系的功能及病害產(chǎn)生原因進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，提出鋪裝結(jié)構(gòu)

2、體系的設(shè)計應(yīng)綜合考慮瀝青混合料材料特性，行車荷載等級與交通量，瀝青鋪裝層厚度與結(jié)構(gòu)總體強(qiáng)度，正交異性鋼橋面板厚度，加勁肋尺寸以及橫隔板厚度、間距等。首先對鋼橋面鋪裝層瀝青混合料進(jìn)行試驗(yàn)研究，在試驗(yàn)基礎(chǔ)上選擇合適的瀝青混合料，同時獲取瀝青混合料的材料特性參數(shù)；其次，通過瀝青混合料的蠕變試驗(yàn)，建立瀝青混合料的粘彈塑性分析模型，對鋼橋面鋪裝層的車轍破壞機(jī)理進(jìn)行研究；在高等級公路瀝青路面結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力研究的基礎(chǔ)上，利用二維粘彈性層狀理論體系對鋼

3、橋面鋪裝層的溫度應(yīng)力進(jìn)行了探討；應(yīng)用多目標(biāo)優(yōu)化分析方法對鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，分別給出了鋪裝層厚度、鋼橋面板厚度、橫隔板間距、厚度、加勁肋間距及加勁肋剛度等優(yōu)化值；最后，應(yīng)用有限單元法對鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行局部力學(xué)分析，研究了正交異性鋼橋面鋪裝層內(nèi)應(yīng)力、應(yīng)變分布規(guī)律以及極限荷載位置，通過改變結(jié)構(gòu)特性、荷載特性以及材料特性，分析了鋼橋面鋪裝層對這些因素的敏感性，得出了大跨徑鋼橋必須限制超載車輛通過的結(jié)論。在力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，