混凝土箱梁桥面铺装力学行为与结构优化设计
本文关键词：混凝土箱梁桥面铺装力学行为与结构优化设计
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【摘要】：桥面铺装体系是桥梁最表面,直接与行驶车辆接触,是桥梁结构重要的组成部分。桥面铺装结构作为受力层,它可以起到分散荷载并且与桥面板一同受力。同时也作为保护层避免桥面板过早的破坏。铺装层设计的合理与否,直接关系到桥梁是否有足够承载力来保障其路用性能的正常使用,同时对桥梁的耐久性和使用寿命有较大的影响。由于桥面铺装层的工作环境和各种荷载作用相互交叉的影响,其受力情况较为复杂,在分析过程中必须考虑其铺装材料、施工技术、外界环境、荷载作用以及桥梁振动等因素。然而,在以往的设计过程和施工过程中,将桥面铺装结构简单的视为整个桥梁结构的附属结构,没有对其做专门的力学特性分析。现行规范中,也仅仅只是对铺装层的施工工艺和厚度做一些指导性说明,缺乏针对性的设计理论和规范[1]。本文从研究桥面铺装的破坏形式和分析其破坏的原因入手,以有限元理论为理论指导,应用ANSYS有限元软件,通过建模模拟桥面铺装层的受力情况,计算并分析桥面铺装体系的力学行为和应力分布规律。补充桥面铺装体系设计理论的不足,同时在施工过程中也起到指导性建议,从而达到合理的改善铺装层受力状况和延长使用寿命的目的[2]。在研究铺装层结构不同接触状况下的力学行为时,利用多层弹性层状理论进行分析,将桥面铺装的防水粘结层通过数值模拟,研究防水层粘结层厚度和模量的变化对铺装层性能的影响。通过增大垂直荷载来模拟超载现象,改变层间摩阻系数模拟水平方向荷载的变化,研究铺装层的受力状况并分析其变化规律。通过力学计算和分析,结合前人总结的试验研究结果,以及防水层材料和铺装结构层间稳定性等各方面因素,提出铺装层设计过程中主要设计指标为层间抗剪强度和粘结强度,并给出铺装层结构设计主要流程。
【关键词】：桥面铺装 有限元分析 力学响应 层间稳定 设计方法
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U443.33
【目录】：
- 摘要5-6
- Abstract6-9
- 第一章 绪论9-14
- 1.1 问题的提出9-10
- 1.2 混凝土箱梁桥面铺装的特点10
- 1.3 桥面铺装的研究现状10-12
- 1.3.1 国外桥面铺装研究现状10-11
- 1.3.2 国内桥面铺装研究现状11-12
- 1.4 本文的研究意义和主要内容12-14
- 1.4.1 研究意义12
- 1.4.2 主要内容12-14
- 第二章 混凝土箱梁桥面铺装层病害分析14-18
- 2.1 桥面铺装层破坏类型及破坏成因的分析14-16
- 2.1.1 桥面铺装的破坏类型14-16
- 2.1.2 桥面铺装破坏成因分析16
- 2.2 本章小结16-18
- 第三章 有限元分析方法及模型参数18-22
- 3.1 有限元分析理论18
- 3.2 计算模型及参数18-22
- 3.2.1 基本假设19
- 3.2.2 有限元分析模型19-20
- 3.2.3 基本参数20
- 3.2.4 有限元模型20-22
- 第四章 混凝土箱梁桥面铺装层受力特性分析22-35
- 4.1 沥青混凝土铺装层参数变化对铺装层受力的影响22-27
- 4.1.1 铺装层厚度变化对铺装层的影响22-25
- 4.1.2 铺装层模量变化对铺装层的影响25-27
- 4.2 多种荷载工况下铺装层受力的影响27-31
- 4.2.1 水平力的影响27-29
- 4.2.2 超载的影响29-31
- 4.3 层间接触状况对铺装层受力的影响31-33
- 4.3.1 不设防水粘结层时层间接触状况分析31-32
- 4.3.2 设防水粘结层时层接触状况分析32-33
- 4.4 本章小结33-35
- 第五章 混凝土箱梁桥面铺装层间稳定性分析35-47
- 5.1 沥青铺装层材料参数对层间粘结性能分析35-40
- 5.1.1 沥青铺装层厚度比变化的影响35-37
- 5.1.2 沥青铺装层模量比变化的影响37-40
- 5.2 防水粘结层材料参数对层间粘结性能影响分析40-42
- 5.2.1 防水粘结层厚度变化的影响40-41
- 5.2.2 防水粘结模量度变化的影响41-42
- 5.3 行车荷载对铺装层结构层间稳定性的影响42-45
- 5.3.1 超载作用对铺装结构层间应力的影响42-43
- 5.3.2 水平荷载作用对铺装结构层间应力的影响43-45
- 5.4 温度变化对铺装层结构层间稳定性的影响45-47
- 第六章 混凝土箱梁桥面铺装结构设计方法探讨47-51
- 6.1 混凝土箱梁桥沥青铺装层结构特点47-48
- 6.2 混凝土箱梁桥沥青铺装层结构设计指标48-49
- 6.3 混凝土箱梁桥沥青铺装层结构设计流程49-50
- 6.4 本章小结50-51
- 第七章 结论与展望51-53
- 7.1 主要研究结论51
- 7.2 展望51-53
- 参考文献53-56
- 攻读硕士学位期间发表学术论文情况56-57
- 致谢57
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本文编号：796281
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