新型EMR混凝土伸缩缝的疲劳性能分析

发布时间：2020-05-16 19:29

【摘要】：作为桥梁的重要附属构件,桥梁伸缩缝装置的工作状态对行车舒适性和桥梁结构自身受力状态均有不可忽视的影响。伸缩缝装置虽然尺寸相对较小,但结构比较复杂,特别是在汽车移动荷载的重复作用下,构件的应力水平在不断循环变化;在伸缩缝装置的常见病害中,可见因疲劳导致的锚固区混凝土破坏,因此在桥梁伸缩缝装置中疲劳问题较为突出,研究伸缩缝装置的疲劳问题具有重要的工程应用价值。本文研究的伸缩缝是一种新型EMR混凝土伸缩缝,该伸缩缝装置钢梁与梁体的锚固区采用树脂混凝土,树脂混凝土凝固后具有强度高、亲和性好、抗冲击、抗拉性能比混凝土优良等优点。新型伸缩缝装置施工迅速,中断交通时间短,能够实现伸缩缝装置的快速更换。进行树脂混凝土材料的力学性能试验,进而得到材料应力—应变关系和弹性模量等基本参数;进行EMR混凝土与普通混凝土的粘结界面受力试验,得到粘结界面的抗剪切强度和抗拉强度应力;给伸缩缝相关材料选取恰当的S-N曲线,为下文结构疲劳分析做基础。本文建立伸缩缝局部有限元模型,施加轮载作用,得出结构中各种材料关键点的应力历程,同时根据结构的横向应力结果分析,得出:单轮轮载作用下,横向影响范围不超过轮载横向接触地面宽度的2倍;也就是说车辆在保持横向安全距离行驶时,相邻车道车辆的轮载作用区域互不重叠。参考各国规范和文献,本文以某大桥日均交通量为例,通过轴重和轴距的等效计算,建立一个简化的车辆疲劳荷载谱。结合有限元应力历程和车辆疲劳荷载谱,以Palmgren-Miner线性累积损伤法则为分析原理,计算出新型EMR混凝土伸缩缝相关材料关键点的年均疲劳损伤值,进而估算伸缩缝的疲劳寿命。由计算结果可知:新型伸缩缝装置疲劳性能良好,最先可能发生疲劳破坏的是锚固区混凝土附近的铺装层沥青。理论验证了新型EMR混凝土伸缩缝装置优良的疲劳性能,为新型EMR混凝土伸缩缝装置的工程应用打下坚实基础。
【图文】：

12(e) 嵌固对接式铺装层破坏 (f) 嵌固对接式橡胶条老化图 1.9 常见桥梁伸缩缝装置的破坏形式1.4主要研究内容本文以《中小跨径桥梁伸缩装置快速维修与更换技术研究》课题为依托，主要研究一种新型 EMR 混凝土伸缩装置，该装置通过树脂混凝土将伸缩装置与梁体直接粘结锚固，不需要在梁体上预设预埋件和在梁体上预留安装槽口，直接通过特种弹

2.1.1 伸缩缝构造特点EMR 混凝土伸缩装置是成都市大通路桥机械有限公司与英国艾斯尔 康弛公司（ASLContracts）合作生产的一种新型伸缩装置，其在英国、中东及东南亚地区已成为行业标准，在英国，该产品市场占有率超过 70%，在国内的多个重点工程中得到了应用，且应用效果良好。EMR 伸缩装置最大特点是伸缩缝缝体较小；采用树脂混凝土，早期强度高，能够实现快速通车；树脂混凝土与梁体和钢梁之间直接粘结锚固，可以不需要锚固筋。通过树脂混凝土将伸缩装置与梁体直接粘结锚固，不需要在梁体上预设预埋件和在梁体上预留安装槽口，，直接通过特种弹性树脂混凝土将伸缩装置与梁体粘结锚固，粘结强度高，锚固性能好，能可靠地将伸缩装置锚固在梁体上，同时，弹性树脂混凝土能够将车辆荷载扩散到一个较宽的区域，从而有效地避免了局部应力过大产生疲劳破坏的现象。伸缩缝的 3D 渲染图如图 2.1 所示，伸缩缝横断面图如图 2.2 所示。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U444

【参考文献】

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本文编号：2667199