基于不同行驶状态下桥面沥青铺装层间力学行为研究

为探究车辆行驶状态(匀速、制动和加速)和层间接触差异对连续箱梁桥沥青铺装结构力学行为的影响规律,分别以接触模型和连续模型表征层间联结特性建立桥面沥青铺装结构仿真模型,以车辆行驶状态下桥面沥青铺装结构力学响应差异进行层间联结模型比选;对比分析车辆行驶状态和层间摩擦系数μ(0.0、0.2、0.4、0.6、0.8)对桥面沥青铺装结构的力学响应影响规律。结果表明,层间联结采用接触模型时所得结构层各响应指标值均大于连续模型,接触模型能更好地反映桥面沥青铺装结构层间真实联结状态。相同层间摩擦系数下,车辆制动和加速行驶状态下的结构层各动态响应指标均大于匀速状态,其中纵向剪应力增涨幅度最明显,为匀速行驶状态下的2倍左右;随着层间摩擦系数的增加,铺装结构黏结层的S 11、S 22、S 33、S 12减小,纵向剪应力S 23增加。车辆在加速或制动过程中会对桥面沥青铺装结构层间黏结产生较大的损伤,因此在桥梁限速区间采取措施适当地提高层间黏结力,有利于减缓沥青铺装层层间滑移破坏。

桥面铺装层材料设计

为从根本上探明桥面铺装层易损坏的原因 ,指导材料设计 ,采用在桥面铺装层中布置应变片的方法 ,对桥面铺装层进行了结构力学分析 ,进而配制出了弯曲韧性高、层间粘结强度高的新型桥面铺装层材料。

层间接触状态对桥面铺装结构力学响应的影响

针对桥面铺装混凝土调平层和沥青铺装层层间接触状态复杂的问题,运用ANSYS有限元分析软件,建立了更符合实际的后轴双轮组轮胎模型,以目前我国常用的空心板梁桥为研究对象,分析了摩擦、完全黏结、绑定和完全粗糙等多种接触状态下铺装结构的应力响应.计算结果表明:车辆荷载并不是均布荷载,其压力峰值随胎压和轴重的变化而变化;混凝土调平层与沥青铺装层间的接触状态对铺装结构受力影响显著;4种接触状态中,黏结接触状态下的铺装结构受力最优,当层间黏结不足时,层间接触更接近假设的"绑定"接触状态.

桥面沥青铺装层间应力分析简化模型

在分析总结桥面铺装结构承载特性的基础上,提出采用叠层梁作为桥面沥青铺装层间应力计算的简化模型。为避免梁端部层间应力的奇异性,假设钢板和沥青铺装层均满足平衡与变形协调条件,梁端部剪应力分布与梁中部一致,在此基础上推导简支叠层梁层间应力计算公式,最终得到桥面沥青铺装层间应力计算的实用公式,并根据圣维南原理说明了假设边界条件的合理性。利用所得实用公式分别计算分析钢桥面沥青铺装与混凝土桥面沥青铺装的层间应力,分析确定公式使用时的条件与参数取值。通过将公式计算结果与有限元计算结果相对比,验证公式的可用性与参数取值的合理性。通过对比钢桥面沥青铺装与混凝土桥面沥青铺装层间应力计算结果,得到钢桥面沥青铺装对防水黏结层材料具有更高的要求。

层间界面对混凝土桥面铺装结构性能的影响

为了评价混凝土桥面铺装层层间界面形式对结构性能的影响,利用复合试件的高温性能试验和疲劳后层间剪切试验,研究了不同界面形式对铺装层高温性能的影响,以及不同界面形式层间抗剪强度随弯拉疲劳次数的变化情况。结果表明:层间界面纹理形式对铺装层高温性能及层间抗剪强度随弯拉疲劳的衰减有显著影响;纹理越丰富,且主要以微观纹理为主的界面,越有利于扩散荷载应力,减小铺装层受力,间接提升铺装层抗变形能力;以界面摩阻力为主要来源的层间抗剪强度,其随弯拉疲劳衰减的速率明显小于以层间粘结力为主要来源的界面。

层间接触状态对桥面铺装结构力学响应的影响

为解决混凝土桥桥面铺装结构设计时对调平层与沥青铺装层层间真实接触状态考虑不足的问题,采用理论推导和室内试验相结合的方法,应用层间接触系数来评价不同层间处治措施下的层间接触状态,同时采用ANSYS软件对不同接触条件下的力学响应进行分析.结果表明,植石措施下的层间接触系数值最大,为0.607,这与其表面构造深度大有关;部分连续层间接触状态下沥青铺装结构的受力状态明显较完全连续接触条件恶化,以拉毛措施下的沥青铺装层剪应力为例,XY向、YZ向剪应力最大值分别为0.412 MPa和0.421 MPa,较完全连续条件下的0.195 MPa和0.222 MPa分别增加了111%和91%,说明以完全连续层间接触条件进行铺装结构设计是不合理的;四种混凝土表面处治措施下,各铺装层所受最大应力变化不大,但与完全连续状态相比,沥青铺装层的受力状况明显恶化,说明在铺筑实体工程时要尽可能增强调平层与沥青铺装层的层间接触状态.

桥面铺装调平层与沥青面层层间剪切行为

为了改善桥面铺装层间结构病害多发的问题,采用ANSYS软件对调平层与沥青层层间结构的受力进行分析.提出层间极限剪切边界的概念,开展重要影响因素的敏感性分析,与组合结构抗剪强度变化方程建立联系.结果表明:水平力系数而非竖向荷载是层间极限剪切边界的关键影响因素;沥青上、下面层厚度对铺装结构层间剪切状态具有相似的改善效果;调平层厚度对桥面铺装层间剪切状态的影响较小;铣刨措施组合结构抗剪强度回归方程的斜率大于典型铺装结构下极限边界方程的斜率,可以保证调平层与沥青层处于剪切安全状态.层间极限剪切边界可以将铺装结构力学分析与室内试验建立直接联系,为桥面铺装层间结构设计提供参考.

界面材料参数和层间状态对钢桥面铺装体系受力的影响

借助有限元数值分析方法,分析了界面材料的弹性模量和界面层厚度变化对铺装体系受力的影响及不同层间接触状态下钢桥面铺装体系受力规律,论证了钢桥面铺装中界面黏结的重要性,对于界面层材料设计和施工具有重要的指导意义。

混凝土桥面沥青铺装粘结层抗剪设计方法

介绍一种新的混凝土桥面沥青铺装粘结层抗剪设计方法.采用有限元法分析混凝土桥面铺装粘结层水平剪应力与法向正应力的分布关系.基于该关系图提出层间剪应力临界边界,分别从铺装结构参数、荷载方面分析影响层间剪应力临界边界的因素,给出了临界边界方程形式,并检验其合理性.提出荷载作用下满足层间不发生剪切破坏的基本条件为:层间剪切强度包络线与临界边界相离.最后给出了应用算例.

桥面铺装材料设计参数对铺装层受力影响

桥面铺装材料设计参数影响铺装层受力状态,通过力学有限元计算,分析了铺装层材料设计参数对铺装层受力状态影响及其变化规律。分析结果表明,沿用一般路面沥青混合料设计方法不能适应桥面铺装层的实际受力状态,是造成沥青铺装层常见破坏类型的原因,应根据铺装各层不同的受力特点设计与选择经济、合理的铺装层材料,如嵌挤密实型改性沥青混合料、增强纤维沥青混凝土、改性沥青SMA等优质铺装层材料,从而使得铺装各层总体上更加协调,更能适应桥面板的变形,改善铺装层的受力状态,延长铺装层的使用寿命,也为同类型桥面铺装设计提供一些有益的参考。

三峡工程对外交通专用公路桥面铺装层设计与施工技术研究

详细分析了新型桥面铺装层材料的性能及其在国内外的应用情况，提出了三峡工程对外交通专用公路桥面铺装层合理的结构形式，并为工程实际应用提供了材料的选择、配合比设计方法、施工工艺等技术问题的研究成果。

钢桥面铺装层结构设计指标近似计算新方法

在行车荷载作用下,钢桥面铺装层的受力与变形较一般公路沥青路面或机场道面复杂得多,也是钢桥面铺装层结构设计的一个重要因素。从使用条件、工程实践、试验研究和受力特点等角度出发,提出钢桥面铺装层结构设计指标:一是铺装层拉应力,二是铺装层表面局部挠跨比。采用有限元方法建立在车载作用下钢桥面铺装层的力学响应计算模型。在结构设计参数常用取值范围内,对不设纵隔板和设置纵隔板两种常用钢桥面铺装层的结构设计指标关键影响因素进行正交敏感性分析。同时,通过逐步线性回归方法拟合出钢桥面铺装层结构设计指标的近似计算公式。得到的近似计算公式的精度检验和工程实例分析结果表明,近似计算公式精度很好,满足工程设计和理论研究的需要。研究结果可为钢桥面铺装层结构设计提供近似计算的新方法。

“下层EA+上层SMA”桥面铺装复合结构层间力学特性评价

为保证“下层EA+上层SMA”双层异质桥面铺装复合结构的层间黏结耐久性,设计拉拔和直剪试验对4种复合结构的层间力学特性进行了分析,并基于力学强度指标和能量学指标评价了层间黏结料种类、用量、上层SMA集料粒径及环境温度等因素对复合结构层间黏结性能的影响,分析了黏结层力学响应在加载作用下的演变规律及达到极限状态下的破坏形态。结果表明:拉拔/剪切强度指标受各类因素的影响较为明显,数据获取的可操作性强,可适用于评价不同条件下复合结构的层间黏结性能;拉拔/剪切刚度指标主要随受黏结材料种类的影响,可针对性地用于评价不同种类黏结材料之间的性能差异;拉拔/剪切断裂能指标主要表征结构破坏行为的整个过程,可适用于复合结构在重复荷载作用下的层间耐久性研究;4种复合结构的抗拉拔性能受黏结材料用量影响较大,而抗剪性能受黏结材料的用量影响较小;黏结材料种类对复合结构的层间黏结性能影响最大,采用环氧树脂黏层油的复合结构层间抗拉性能和抗剪性能均优于同等条件下的环氧沥青黏层油,而复合结构的上面层SMA集料粒径主要影响其层间抗剪性能;环境温度对复合结构层间黏结性能影响较小,但需注重上面层SMA高温稳定性。综合研究结果,“下层EA+上层SMA”复合结构具备最佳的层间黏结性能。

钢桥面铺装层间抗剪性能室内试验研究

钢桥面铺装层间剪切性能是桥面使用性能的重要因素。为研究铺装层抗剪性能,通过直接剪切试验,研究了乳化沥青用量、法向应力及层间污染对层间抗剪性能的影响。研究表明:铺装体系中,结构沥青较多时,层间最大剪切应力、极限抗剪强度及层间粘结系数μ均增大;乳化沥青用量存在最佳用量,其实验值0.75 kg/m2,回归值0.95 kg/m2;随法向应力增大,层间最大剪切应力、极限抗剪强度增加;μ随层间污染物增加而变小,油污的污染对剪切性能的影响大于泥土。

桥面铺装层病害分析与结构设计的选择

桥面铺装层早期损坏是桥梁工程常见病之一,为寻找解决措施,分析研究损坏原因,该文在总结国内设计、施工经验的基础上,通过理论分析,探索提高桥面铺装层使用质量的技术途径,供研讨与参考。

水泥混凝土桥面铺装层间界面剪切性能试验研究

为减少推移、拥包、铺装层脱落等桥面铺装剪切破坏,建立了足尺力学实体模型,利用有限元软件ANSYS分析了桥面铺装体系内的剪应力分布状况,然后针对层间界面这一薄弱环节,利用直剪试验对层间界面剪切性能进行了深入研究。试验结果表明:双SMA倒装结构(上面层SMA-16/下面层SMA-13)在层间抗剪强度上具有较为明显的优势;溶剂型黏结剂与SBS改性沥青和水性沥青基涂料相比,具有较好的抗剪性能;在浸水和冻融试验条件下,3种界面的抗剪强度存在显著差异,刷毛>凿点>刻槽;试验条件对层间界面的抗剪强度有十分重要的影响:抗剪强度干燥状态时>冻融状态时>浸水状态时;在不施加正压力的情况下,下界面层间抗剪强度:公称最大粒径较小的混合料>较粗的混合料。

粘结滑移理论在桥面铺装层间受力分析中的应用

采用气动饲服沥青材料试验机进行45°斜剪试验,分析桥面铺装层间界面的抗剪强度,研究温度、界面构造深度的影响。同时利用界面力学中的粘结滑移理论,对层间界面荷载——滑移曲线展开分析,将其分为四个受力阶段并给出了各阶段的拟合曲线。分析了层间粘结强度的形成机理。

潇河大桥钢桥面铺装层间系水排水技术研究与应用

随着我国钢结构桥梁的逐渐推广,钢桥面铺装成为钢结构桥梁施工的重点及难点。现有施工技术因为浇筑式沥青和SMA沥青面层间容易产生层间微小积水,进而形成错皮、鼓包等病害。为了保证钢桥面良好飽使用性能和使用寿命,在钢桥面铺装施工中研究简便实用飭层间系水排除技术成为迫切需要解决的问题。本文以晋中市潇河大桥为例,在钢桥面防水技术基础上,首创性应用了密簧结构层间系水排除装置,有效降低了浇筑式沥青和SMA沥青面层间积水,进而大幅降低因层间积水引起的错皮、鼓包病害。介绍了层间系水排除技术的研究与应用,阐述了层间系水排除装置技术细节,旨在为钢桥面铺装施工提供有益参考。

非均布荷载下层间接触条件对桥面沥青铺装层的力学响应分析

通过三维有限元的计算方法,分析非均布荷载,层间接触条件不同时桥面铺装层内的力学响应差异,结果表明在铺装材料和结构的设计中需要考虑非均布荷载的影响。层间接触条件的变化将导致铺装层内的应力应变的重分布,使沥青铺装层处于极其不利的应力状态。

基于粘结滑移理论的桥面铺装层间受力分析

文章介绍采用气动饲服沥青材料试验机进行45°斜剪试验,分析桥面铺装层间界面的抗剪强度,研究温度、界面构造深度的影响。同时利用界面力学中的粘结滑移理论,对层间界面荷载-滑移曲线展开分析,将其分为四个受力阶段并给出了各阶段的拟合曲线。分析了层间粘结强度的形成机理,为今后层间界面的力学特性研究提供了一种新的思路。