基于铺装一体化的正交异性钢—混凝土组合桥面系模型试验与理论研究

发布时间：2018-05-03 21:00

  本文选题：正交异性钢-混凝土组合桥面系 + 组合桥面板　； 参考：《长安大学》2015年博士论文

【摘要】：基于铺装一体化的正交异性钢-混凝土组合桥面系是一种在正交异性钢桥面板上浇筑混凝土刚性基层然后铺筑沥青铺装层的组合桥面体系。该组合桥面体系能同时改善钢桥面板静力和疲劳性能,且能解决钢桥面铺装脱粘、开裂等病害,是一种性能优越、发展空间大的新型桥面结构体系。本文通过足尺模型试验研究了正交异性钢-混凝土组合桥面系的静力性能,同时采用有限元方法进行了该组合桥面系设计参数分析和拟合,并进行了刚性基层影响分析,最后进行了正交异性钢-混凝土组合桥面系理论分析。主要研究工作如下:(1)比较了组合桥面结构和组合(复合)铺装结构间的异同,总结了正交异性钢-混凝土组合桥面系构造要求,并在收集正交异性钢桥面板疲劳和钢桥面铺装病害和成因分析的基础上,提出了正交异性钢-混凝土组合桥面系6个控制指标,包括混凝土刚性基层最大拉应力σct、沥青铺装层最大拉应力σat、刚性基层与钢顶板界面最大剪应力τ1、刚性基层与沥青铺装层界面最大剪应力τ2、钢顶板最大mises应力σd、过焊孔最大mises应力σh。(2)进行了正交异性钢-混凝土组合桥面系足尺模型试验研究,分别测试了裸正交异性钢桥面板、铺设轻质混凝土刚性基层后的钢-混组合桥面板以及铺设沥青铺装层后的钢-混-沥青组合桥面系三个阶段在不同荷载荷位工况下结构各部位应力值,并进行了有限元分析。(3)采用有限元方法进行了正交异性钢-混凝土组合桥面系单参数和多参数分析,分别研究了各设计参数对正交异性钢-混凝土组合桥面系控制指标的影响。同时采用正交试验理论进行正交试验方案设计,并对各试验结果进行多元线性回归分析,得到各控制指标与6个设计参数间的线性回归公式,进行了各设计参数对各控制指标影响的显著性和主次影响分析。(4)采用有限元方法分析了刚性基层对闭口和开口加劲肋正交异性钢-混凝土组合桥面板的位移及几个应力关注点应力的影响,并采用子模型法,进行了刚性基层对闭口加劲肋正交异性钢-混凝土组合桥面板关注点应力集中系数的影响分析。同时探讨了刚性基层厚度和弹性模量对正交异性钢-混凝土组合桥面板的影响。(5)进行了正交异性钢-混凝土组合桥面系理论分析,分别推导了正弯矩区和负弯矩区正交异性钢-混凝土组合桥面系纵横向承载能力和界面剪应力计算公式,并进行了典型桥例对比分析和参数分析。
[Abstract]:The orthotropic steel-concrete composite deck system based on the integration of pavement is a kind of composite deck system in which the rigid base of concrete is poured on the deck of orthotropic steel bridge and then the asphalt pavement is laid. The composite deck system can simultaneously improve the static and fatigue performance of steel bridge slab, and can solve the problems such as debonding and cracking of steel deck pavement. It is a new type of bridge deck structure system with excellent performance and large development space. In this paper, the static behavior of orthotropic steel-concrete composite deck system is studied by full-scale model test. The design parameters of the composite deck system are analyzed and fitted by finite element method, and the influence of rigid base is analyzed. Finally, theoretical analysis of orthotropic steel-concrete composite deck system is carried out. The main research work is as follows: (1) the similarities and differences between composite deck structure and composite (composite) pavement structure are compared, and the structural requirements of orthotropic steel-concrete composite deck system are summarized. On the basis of collecting fatigue of orthotropic steel bridge face slab and analysis of damage and cause of steel deck pavement, six control indexes of orthotropic steel-concrete composite deck system are put forward. These include maximum tensile stress 蟽 ct of concrete rigid base, maximum tensile stress 蟽 atof asphalt pavement, maximum shear stress 蟿 1 of interface between rigid base and steel roof, maximum shear stress 蟿 2 of interface between rigid base and asphalt pavement, maximum mises stress 蟽 d of steel roof. The maximum mises stress of welded hole 蟽 h. K _ 2) has been studied by full-scale model test of orthotropic steel-concrete composite deck system. The bare orthotropic steel bridge panels were tested, After laying the rigid base of lightweight concrete, the stress values of different parts of the structure are obtained from the steel-concrete composite deck after laying the rigid base and the steel-mix-asphalt composite deck after laying the asphalt pavement. The single parameter and multi-parameter analysis of orthotropic steel-concrete composite deck system are carried out by using finite element method. The influence of each design parameter on the control index of orthotropic steel-concrete composite deck system is studied respectively. At the same time, the orthogonal test scheme is designed by using the theory of orthogonal test, and the linear regression formula between the control index and the six design parameters is obtained by multivariate linear regression analysis of the test results. The significance and the primary and secondary influence of design parameters on each control index are analyzed. The finite element method is used to analyze the displacement and several parts of rigid base for orthotropic steel-concrete composite deck slab with closed and open stiffening ribs. The effect of stress on stress, The influence of rigid base on stress concentration factor of orthotropic steel-concrete composite deck slab with closed stiffening rib is analyzed by submodel method. At the same time, the influence of thickness and elastic modulus of rigid base on orthotropic steel-concrete composite deck slabs is discussed. The theoretical analysis of orthotropic steel-concrete composite deck system is carried out. The formulas of longitudinal and transverse load-bearing capacity and interface shear stress of orthotropic steel-concrete composite deck in positive and negative moment regions are derived respectively. The comparison and parameter analysis of typical bridges are carried out.
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U443.32

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本文编号：1840048