多种疲劳损伤行为下钢桥面铺装结构分析与优化
发布时间：2021-04-21 03:42
钢桥面铺装结构层在通车后2-3年内即病害频发的案例在国内外屡见不鲜,频繁的铣刨维修不但严重干扰了交通,也会对钢桥的主体结构造成严重损伤。造成钢桥面铺装结构层病害频发的原因,除了与钢桥严苛的服役环境有关,还有可能是目前针对桥面铺装的设计大都以控制铺装结构与材料的极限强度为主,对疲劳损伤效应的影响考虑甚少,而桥面铺装中的车辙、层间脱空、裂缝等常见的病害恰恰大多是由疲劳损伤造成的。因此,针对以上桥面铺装设计中的缺陷,本论文拟以武汉白沙洲大桥为研究对象,分析桥面铺装结构在车载、温度综合作用下的力学行为及造成的多种疲劳损伤效应,揭示桥面铺装结构早期病害频发的原因,并提出相应的优化措施。首先,本论文以病害频发的武汉白沙洲大桥为工程背景,利用有限元软件Abaqus建立三维立体模型,对比分析在极限破坏以及疲劳破坏两种加载方式下,铺装结构的最不利荷载位置,并分析荷载、温度以及铺装层厚度的变化对铺装结构力学响应的影响。结果表明,荷载以及温度的增加均会对铺装结构的受力产生不利影响,而铺装层厚度的增加会产生有利影响;铺装层底最大拉应力、拉应变均出现在横隔板附近,而防水粘结层最大剪应力出现在纵向加劲肋边附近。2...
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 钢桥面铺装体系
1.2.2 钢桥面铺装结构设计
1.2.3 层间剪切疲劳性能
1.3 主要研究内容及技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 技术路线
第2章 钢桥面铺装结构力学分析
2.1 有限元基本参数和模型
2.1.1 有限元方法基本简介
2.1.2 工程背景资料
2.1.3 有限元模型的建立
2.2 铺装结构静力特性分析
2.2.1 最不利荷位分析
2.2.2 各参数变化对铺装结构受力的影响
2.3 本章小结
第3章 原材料的性能测试与配合比设计
3.1 原材料性能测试
3.1.1 沥青
3.1.2 集料及填料
3.1.3 纤维
3.1.4 防水粘结剂
3.2 沥青混合料配合比设计
3.2.1 矿料级配设计
3.2.2 最佳油石比确定
3.3 本章小结
第4章 钢桥面铺装各结构层疲劳性能研究
4.1 防水粘结层剪切疲劳性能研究
4.1.1 试验方案设计
4.1.2 防水粘结层最佳用量确定
4.1.3 直接剪切疲劳试验设计
4.1.4 直接剪切疲劳结果及分析
4.2 铺装层弯曲疲劳性能研究
4.2.1 弯曲疲劳试验设计
4.2.2 试验结果及分析
4.2.3 疲劳寿命预估模型
4.3 本章小结
第5章 多种疲劳损伤行为下钢桥面铺装结构分析与优化
5.1 武汉白沙洲大桥桥面铺装层病害分析
5.1.1 桥面铺装的环境与荷载因素分析
5.1.2 分析方法
5.1.3 病害分析
5.2 延长白沙洲大桥铺装结构寿命的措施
5.2.1 铺装层厚度的调整
5.2.2 交通量的限制
5.2.3 综合调整
5.3 本章小结
结论与展望
结论
展望
附表
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]港珠澳大桥钢桥面沥青铺装结构设计[J]. 王民,方明山,张革军,李江,文峰. 桥梁建设. 2019(04)
[2]钢桥面铺层温度场分析[J]. 郝增恒,王滔,王民,赵国云,郑胜. 公路交通科技. 2018(11)
[3]粘层材料剪切疲劳特性及层间设计方法研究[J]. 王选仓,孙耀宁,王文强,赵伦,周爱国. 材料导报. 2018(16)
[4]钢箱梁大桥桥面铺装温度场有限元分析研究[J]. 沈聪,高培伟,张辉. 公路工程. 2018(03)
[5]钢桥面沥青混凝土铺装层静力响应研究[J]. 包龙生,谢得璞,祁琳. 建筑科学与工程学报. 2018(02)
[6]桥面铺装结构的应用现状与发展[J]. 王朝辉,郭瑾,陈宝,王新岐. 筑路机械与施工机械化. 2017(12)
[7]面层沥青混合料抗压回弹模量的取值[J]. 周雪艳,马骉,田宇翔,王小庆. 江苏大学学报(自然科学版). 2017(05)
[8]刚柔复合式路面层间界面剪切疲劳试验研究[J]. 李盛,刘朝晖,李宇峙,周婷. 土木工程学报. 2013(07)
[9]武汉长江三桥十年大修24次[J]. 品牌与标准化. 2010(21)
[10]沥青混合料疲劳性能影响因素的正交试验分析[J]. 唐健娟,龚凤刚,苑红凯,刘超. 筑路机械与施工机械化. 2009(04)
博士论文
[1]沥青路面层间处治技术研究[D]. 刘丽.长安大学 2008
[2]大跨径钢桥面铺装体系力学分析与优化设计[D]. 胡光伟.东南大学 2005
硕士论文
[1]煤直接液化残渣改性沥青混合料抗车辙性能研究[D]. 陈磊.北京建筑大学 2019
[2]高性能钢桥面铺装材料开发及性能评价[D]. 石泽雄.北京建筑大学 2018
[3]基于车桥耦合振动效应的钢桥面沥青铺装层轴载换算方法[D]. 李梦琪.哈尔滨工业大学 2018
[4]温度—荷载耦合作用下大跨径悬索桥桥面铺装力学分析[D]. 钱航.东南大学 2017
[5]钢箱梁桥面复合铺装结构力学分析[D]. 伍成忱.重庆交通大学 2016
[6]沥青路面层间剪切疲劳性能研究[D]. 郑洁.重庆交通大学 2015
[7]面层沥青混合料模量取值研究[D]. 田宇翔.长安大学 2015
[8]沥青面层与基层层间粘结强度和耐久性变化规律研究[D]. 裴旭东.长安大学 2013
[9]大跨径钢箱梁桥面铺装静力分析与试验研究[D]. 程庆.南京林业大学 2010
[10]大跨径正交异性钢桥面铺装防水粘结层研究[D]. 陈志一.长安大学 2008
本文编号：3150987
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 钢桥面铺装体系
1.2.2 钢桥面铺装结构设计
1.2.3 层间剪切疲劳性能
1.3 主要研究内容及技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 技术路线
第2章 钢桥面铺装结构力学分析
2.1 有限元基本参数和模型
2.1.1 有限元方法基本简介
2.1.2 工程背景资料
2.1.3 有限元模型的建立
2.2 铺装结构静力特性分析
2.2.1 最不利荷位分析
2.2.2 各参数变化对铺装结构受力的影响
2.3 本章小结
第3章 原材料的性能测试与配合比设计
3.1 原材料性能测试
3.1.1 沥青
3.1.2 集料及填料
3.1.3 纤维
3.1.4 防水粘结剂
3.2 沥青混合料配合比设计
3.2.1 矿料级配设计
3.2.2 最佳油石比确定
3.3 本章小结
第4章 钢桥面铺装各结构层疲劳性能研究
4.1 防水粘结层剪切疲劳性能研究
4.1.1 试验方案设计
4.1.2 防水粘结层最佳用量确定
4.1.3 直接剪切疲劳试验设计
4.1.4 直接剪切疲劳结果及分析
4.2 铺装层弯曲疲劳性能研究
4.2.1 弯曲疲劳试验设计
4.2.2 试验结果及分析
4.2.3 疲劳寿命预估模型
4.3 本章小结
第5章 多种疲劳损伤行为下钢桥面铺装结构分析与优化
5.1 武汉白沙洲大桥桥面铺装层病害分析
5.1.1 桥面铺装的环境与荷载因素分析
5.1.2 分析方法
5.1.3 病害分析
5.2 延长白沙洲大桥铺装结构寿命的措施
5.2.1 铺装层厚度的调整
5.2.2 交通量的限制
5.2.3 综合调整
5.3 本章小结
结论与展望
结论
展望
附表
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]港珠澳大桥钢桥面沥青铺装结构设计[J]. 王民,方明山,张革军,李江,文峰. 桥梁建设. 2019(04)
[2]钢桥面铺层温度场分析[J]. 郝增恒,王滔,王民,赵国云,郑胜. 公路交通科技. 2018(11)
[3]粘层材料剪切疲劳特性及层间设计方法研究[J]. 王选仓,孙耀宁,王文强,赵伦,周爱国. 材料导报. 2018(16)
[4]钢箱梁大桥桥面铺装温度场有限元分析研究[J]. 沈聪,高培伟,张辉. 公路工程. 2018(03)
[5]钢桥面沥青混凝土铺装层静力响应研究[J]. 包龙生,谢得璞,祁琳. 建筑科学与工程学报. 2018(02)
[6]桥面铺装结构的应用现状与发展[J]. 王朝辉,郭瑾,陈宝,王新岐. 筑路机械与施工机械化. 2017(12)
[7]面层沥青混合料抗压回弹模量的取值[J]. 周雪艳,马骉,田宇翔,王小庆. 江苏大学学报(自然科学版). 2017(05)
[8]刚柔复合式路面层间界面剪切疲劳试验研究[J]. 李盛,刘朝晖,李宇峙,周婷. 土木工程学报. 2013(07)
[9]武汉长江三桥十年大修24次[J]. 品牌与标准化. 2010(21)
[10]沥青混合料疲劳性能影响因素的正交试验分析[J]. 唐健娟,龚凤刚,苑红凯,刘超. 筑路机械与施工机械化. 2009(04)
博士论文
[1]沥青路面层间处治技术研究[D]. 刘丽.长安大学 2008
[2]大跨径钢桥面铺装体系力学分析与优化设计[D]. 胡光伟.东南大学 2005
硕士论文
[1]煤直接液化残渣改性沥青混合料抗车辙性能研究[D]. 陈磊.北京建筑大学 2019
[2]高性能钢桥面铺装材料开发及性能评价[D]. 石泽雄.北京建筑大学 2018
[3]基于车桥耦合振动效应的钢桥面沥青铺装层轴载换算方法[D]. 李梦琪.哈尔滨工业大学 2018
[4]温度—荷载耦合作用下大跨径悬索桥桥面铺装力学分析[D]. 钱航.东南大学 2017
[5]钢箱梁桥面复合铺装结构力学分析[D]. 伍成忱.重庆交通大学 2016
[6]沥青路面层间剪切疲劳性能研究[D]. 郑洁.重庆交通大学 2015
[7]面层沥青混合料模量取值研究[D]. 田宇翔.长安大学 2015
[8]沥青面层与基层层间粘结强度和耐久性变化规律研究[D]. 裴旭东.长安大学 2013
[9]大跨径钢箱梁桥面铺装静力分析与试验研究[D]. 程庆.南京林业大学 2010
[10]大跨径正交异性钢桥面铺装防水粘结层研究[D]. 陈志一.长安大学 2008
本文编号：3150987
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