大跨徑箱梁橋輔裝層抗裂性能評價方法研究.pdf

1、大跨徑鋼箱梁橋面鋪裝的開裂破壞一直是困擾我國道路屆的一個難題。諸多室內(nèi)試驗中表現(xiàn)優(yōu)異，抗裂性能卓越的鋪裝層材料一旦應(yīng)用于實際橋面鋪裝中，往往發(fā)生嚴(yán)重的裂縫病害。究其原因，在于室內(nèi)評價試驗中材料受力狀況與實際狀況并不相符，而導(dǎo)致不相符的原因首先在于力學(xué)計算結(jié)果無法反映橋梁整體變形的影響；其次在于室內(nèi)評價試驗無法正確合理的模擬出鋪裝層的實際力學(xué)響應(yīng)，因此有必要在更為精確的力學(xué)分析基礎(chǔ)上建立一種合理的，能夠反映橋面鋪裝真實力學(xué)響應(yīng)的評價方法。

2、
　　為克服了傳統(tǒng)力學(xué)分析方法中常用的局部梁段法、簡化單元法等分析方法的固有缺陷，本文利用三維CAD技術(shù)建立了大跨徑鋼箱梁懸索橋及斜拉橋的整體模型，并利用高性能圖形與計算工作站進(jìn)行網(wǎng)格剖分并利用ABAQUS軟件進(jìn)行計算。通過車輛荷載全局及局部最不利荷位的判斷，計算了鋪裝層應(yīng)用于大跨徑鋼箱梁橋時在最不利荷位作用下的極限彎拉應(yīng)力以及正常荷載作用下的疲勞應(yīng)力，從而為設(shè)計鋪裝層抗裂性能評價試驗?zāi)M鋪裝層實際受力狀況提供了力學(xué)指標(biāo)。與此同時

3、，對比了整橋分析與局部梁段分析計算結(jié)果，懸索橋與斜拉橋計算結(jié)果，以及各個車道鋪裝層計算結(jié)果。分析結(jié)果表明懸索橋鋪裝層受到整橋變形的影響更大，因此必須采用三維整橋模型進(jìn)行力學(xué)分析：而斜拉橋鋪裝層對整橋變形不太敏感，可以在一定程度上適用于局部梁段法進(jìn)行分析；第三車道容易產(chǎn)生更大的應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)，更容易發(fā)生裂縫病害。
　　在鋪裝層力學(xué)分析以及鋼箱梁溫度場分析的基礎(chǔ)上，總結(jié)已有鋪裝層抗裂性能評價方法的缺點，提出了一套新型的鋪裝層抗裂性能評價

4、方法。通過計算使得橋梁三維有限元模型計算結(jié)果與鋪裝層評價試驗?zāi)Ｐ陀嬎憬Y(jié)果相吻合，使得鋪裝層復(fù)合梁試件在UTM加載作用下產(chǎn)生的應(yīng)力水平與橋面實際受力狀況保持一致，進(jìn)而對高強(qiáng)瀝青混凝土及環(huán)氧瀝青混凝土的抗疲勞開裂性能作出評價。同時采用沖擊韌性試驗進(jìn)一步佐證抗裂性能評價試驗結(jié)果，并對二者的開裂機(jī)理及斷裂特性進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明環(huán)氧瀝青混凝土疲勞極限更高，抗疲勞開裂能力較強(qiáng)但裂縫擴(kuò)展速度極快：而高強(qiáng)瀝青混凝土抗開裂能力不如前者，但是表面起裂