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鋼箱梁橋面復(fù)合鋪裝結(jié)構(gòu)力學(xué)分析

發(fā)布時間:2017-09-06 12:21

  本文關(guān)鍵詞:鋼箱梁橋面復(fù)合鋪裝結(jié)構(gòu)力學(xué)分析


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【摘要】:鋪裝材料的研制和鋪裝結(jié)構(gòu)的優(yōu)化等問題,一直是大跨徑鋼箱梁建設(shè)中的熱點和難點。常用瀝青鋪裝材料的強度等各方面性能與鋼橋面板差異很大,而且在行車荷載、氣候條件和橋梁結(jié)構(gòu)變形等因素的共同影響下,鋼箱梁橋面鋪裝體系的受力和變形更為復(fù)雜,使用過程中發(fā)生鋪裝層疲勞開裂、車轍和脫層等病害現(xiàn)象也屢見不鮮。本文從力學(xué)角度出發(fā),研究鋼箱梁兩種橋面鋪裝體系的力學(xué)特性,具有重要的理論意義和實用價值。本文依托武漢市科技攻關(guān)項目“大跨徑鋼箱梁橋面鋪裝體系抗滑移開裂技術(shù)研究”,以武漢理工大學(xué)課題組提出的鋼箱梁橋面柔性鋪裝和剛?cè)釓?fù)合鋪裝方案為力學(xué)分析對象,參考某鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段的結(jié)構(gòu)構(gòu)造,建立包括鋼橋面板、U形加勁肋、鋪裝層和橫隔板的局部三維有限元模型,研究鋼箱梁鋪裝體系的力學(xué)特性。主要的研究工作和相關(guān)結(jié)論如下:首先,總結(jié)了國內(nèi)外鋼橋面鋪裝體系力學(xué)分析的研究概況和鋪裝材料以及鋪裝結(jié)構(gòu)形式的使用現(xiàn)狀,并概括出目前常見的鋪裝層破壞類型,提出相關(guān)的主要力學(xué)控制指標(biāo):鋪裝層上面層和下面層的最大拉應(yīng)力、鋼橋面板與鋪裝層界面上的最大剪應(yīng)力、鋪裝層表面最大彎沉。其次,分析了兩種新型的鋼箱梁復(fù)合橋面鋪裝方案特點:一種是由高粘度改性瀝青制備的SMA13上面層和SMA10下面層組成的柔性鋪裝結(jié)構(gòu)方案,另一種是由高粘度改性瀝青制備的SMA13上面層、輕質(zhì)高韌混凝土下面層組成的復(fù)合鋪裝結(jié)構(gòu)方案,該鋪裝結(jié)構(gòu)還通過鋼橋面板與綁有鋼筋網(wǎng)的剪力連接件焊接提高了鋼板與鋪裝層的協(xié)調(diào)變形性能。再次,參考果園二號橋標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段的結(jié)構(gòu)構(gòu)造,借助ANSYS建立包括正交異性鋼橋面板、橫隔板、雙層SMA鋪裝層的柔性鋪裝三維有限元模型和包括正交異性鋼橋面板、橫隔板、輕質(zhì)混凝土下面層、SMA13上面層剛?cè)釓?fù)合鋪裝三維有限元模型,通過力學(xué)計算得到汽車荷載作用下兩種鋼箱梁橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的各種受力數(shù)據(jù),分別其應(yīng)力變化規(guī)律,確定在各個力學(xué)控制指標(biāo)下的最不利加載荷位。最后,針對兩種有限元模型分別進行鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的參數(shù)影響分析:柔性鋪裝結(jié)構(gòu)研究了鋪裝層厚度、鋼橋面板厚度、U形加勁肋厚度、荷載大小對鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的各力學(xué)指標(biāo)的受力性能影響;剛?cè)釓?fù)合鋪裝結(jié)構(gòu)研究了剪力連接件布置形式、高度以及直徑對鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的各力學(xué)指標(biāo)的受力性能影響。同時結(jié)合分析結(jié)果對鋪裝結(jié)構(gòu)主要參數(shù)取值提出合理性建議。
【關(guān)鍵詞】:鋼箱梁橋面 柔性鋪裝 剛?cè)釓?fù)合鋪裝 力學(xué)分析 設(shè)計參數(shù)
【學(xué)位授予單位】:重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號】:U443.33
【目錄】:
  • 摘要4-5
  • ABSTRACT5-10
  • 第一章 緒論10-19
  • 1.1 研究背景及意義10-11
  • 1.2 鋼橋面鋪裝體系力學(xué)特性分析研究概況11-13
  • 1.2.1 國外概況11-12
  • 1.2.2 國內(nèi)概況12-13
  • 1.3 鋼橋面鋪裝材料研究概況13-15
  • 1.3.1 國外概況13-14
  • 1.3.2 國內(nèi)概況14-15
  • 1.4 鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)形式研究概況15-17
  • 1.4.1 國外概況15-16
  • 1.4.2 國內(nèi)概況16-17
  • 1.5 主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線17-19
  • 1.5.1 主要研究內(nèi)容17
  • 1.5.2 技術(shù)路線17-19
  • 第二章 鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)形式及設(shè)計方案19-29
  • 2.1 鋼橋面鋪裝體系病害及力學(xué)控制指標(biāo)19-22
  • 2.1.1 鋼橋面鋪裝病害19-20
  • 2.1.2 鋼橋面鋪裝力學(xué)控制指標(biāo)20-22
  • 2.2 鋼箱梁橋面鋪裝設(shè)計方案22-27
  • 2.2.1 柔性鋪裝方案22-25
  • 2.2.2 剛?cè)釓?fù)合鋪裝方案25-27
  • 2.3 本章小結(jié)27-29
  • 第三章 鋼箱梁橋面柔性鋪裝結(jié)構(gòu)受力特性分析29-64
  • 3.1 局部鋼箱梁柔性鋪裝體系靜力分析29-32
  • 3.1.1 有限元基本原理29
  • 3.1.2 基本假設(shè)29-30
  • 3.1.3 有限元模型30-32
  • 3.2 SMA13上面層應(yīng)力分析32-37
  • 3.2.1 縱橋向受力分析32-35
  • 3.2.2 橫橋向受力分析35-37
  • 3.3 SMA10下面層應(yīng)力分析37-41
  • 3.3.1 縱橋向受力分析37-39
  • 3.3.2 橫橋向受力分析39-41
  • 3.4 鋪裝層和鋼橋面板間剪應(yīng)力分析41-44
  • 3.4.1 縱橋向受力分析41-43
  • 3.4.2 橫橋向受力分析43-44
  • 3.5 鋪裝層表面最大彎沉44-46
  • 3.6 鋪裝層參數(shù)影響分析46-62
  • 3.6.1 鋪裝層厚度的影響46-52
  • 3.6.2 鋼橋面板厚度的影響52-56
  • 3.6.3 縱向加勁肋厚度的影響56-59
  • 3.6.4 荷載的影響分析59-62
  • 3.7 本章小結(jié)62-64
  • 第四章 鋼箱梁橋面SMA13+輕質(zhì)混凝土鋪裝層受力特性分析64-91
  • 4.1 有限元模型及基本假設(shè)64-65
  • 4.1.1 有限元模型64
  • 4.1.2 基本假設(shè)64-65
  • 4.2 有限元分析模型65-66
  • 4.2.1 有限元基本參數(shù)及單元選取65
  • 4.2.2 荷載及荷位65-66
  • 4.3 SMA13上面層應(yīng)力分析66-70
  • 4.3.1 縱橋向受力分析66-68
  • 4.3.2 橫橋向受力分析68-70
  • 4.4 混凝土下面層應(yīng)力分析70-73
  • 4.4.1 縱橋向受力分析70-71
  • 4.4.2 橫橋向受力分析71-73
  • 4.5 鋪裝層與鋼板間剪應(yīng)力分析73-77
  • 4.5.1 縱橋向受力分析73-75
  • 4.5.2 橫橋向受力分析75-77
  • 4.6 鋪裝層表面最大彎沉77-78
  • 4.7 鋪裝結(jié)構(gòu)參數(shù)影響分析78-90
  • 4.7.1 鋪裝層厚度的影響分析78-82
  • 4.7.2 剪力連接件參數(shù)影響分析82-90
  • 4.8 本章小結(jié)90-91
  • 第五章 結(jié)論與展望91-93
  • 5.1 主要結(jié)論91-92
  • 5.2 研究展望92-93
  • 致謝93-94
  • 參考文獻94-98
  • 在學(xué)期間發(fā)表的論文及參與的科研項目98

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本文編號:803099

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