钢桥面环氧沥青混凝土铺装低温力学性能分析

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1、?_Plt守钢桥面环氧沥青混凝土铺装低温力学性能分析孙成利、张晨’’卢杨’，山西省大同公路分局山西大同公路养护技术国家工程研究中心北京，，中公高科养护科技股份有限公司北京交通运输部公路科学研究院，北京，摘要：大跨径钢桥面铺装是大跨径桥梁建设中的难点。本文研究钢桥面环氧沥青混凝土铺装低温力学性能应用有，限元软件建立钢箱梁和铺装的三维有限元模型，分析了低温条件下钢桥面环氧沥青混凝土铺装的温度应力和荷载应力采用断裂强度和弯曲强度进行了判定研究表明铺装的强度满足低温使用需求。，并，关键词：环氧沥青混合料；低温；钢桥面铺装；有限元；温度应

2、力中图分类号文献标识码：：基于目前钢桥面环氧沥青混凝土铺装的裂缝类表钢桥面铺装有限元模型参数型’以及铺装中低温裂缝形成机理，在已有铺装的裂技术指标计算参数主要有钢箱梁顶板厚度缝中基本没有因温度应力的作用而产生裂缝，两个原因：、特殊性，目前的环氧沥青混凝土铺装横隔板间距桥梁所在的环境温度比较高，温度变化速率比较小；横隔板厚度、普遍性，钢箱梁随着温度的变化也和铺装保持基纵隔板厚度本相同的变形方向，实际的温度应力比完全约束的温顶板梯形加劲助厚度度应力要小，且均存在应力松她。因此，分析低温条梯形加劲助上口宽度件下温度应力很有必要。梯形加

3、劲助下口宽度环氧沥青混凝土铺装和钢桥面板之间的线收缩系梯形加劲助间距数存在差异，在温度变化过程中，彼此的冷却或收缩梯形加劲助高度程度不一致，从而产生温度应力。同时，车辆行驶于环氧浙青铺装层厚度铺装上’又产生了荷载应力。本文采用有限将正交异性桥赚体系、铺装层作为整体，采用软件，分析了低温条件下铺装的温度应和荷载三维板壳单元结合实体单元建立補元模型，为提高力’然后结合环氧沥青混合料相应强度进行判定。计算精度，离散化过程中对荷载作瓶域的单元贿了细化有限元分析模型如图图所示。有限元模型及计算参数，环氧沥青混凝土铺装温度应力和荷载应力分析

4、，采用相同的钢箱梁结构和铺装结构，区别仅在于进行热分析和结构分析的时候所采用的单元类型和环氧沥三讓铺装体系繊元模型纵向取藤斜拉索之间的标准节段，観对称顧，横向取半幅钢箱梁，翻尺寸力。计算参数根据钢箱梁几何尺寸选取，详见表。图钢箱梁铺装结构模型温度应力分析模型参数钢箱梁结构作者简介：孙成利（男，山西大同人，工程师，主要从事公路管理工作。年期（总第期）../-"Ci隧王稈…钢箱梁结构热分析模型参数均参考文献拟定，见初始温度场表。影响钢箱梁和桥面铺装的温度分布的因素众多，表钢箱梁结构热分析模型参数比如结构物所处地理位置，结构物的方位角

5、，太阳的技术指标计算参数辐射强度等’在结构物内外表面处还不断地以对流、钢材弹性模量福射和热传导等方式与外界进行着热交换，因此，结钢材泊松比构物处于十分复杂的换热过程中，整个铺装结构温度」场的分布十分复杂导热系数。比热容低温条件下，分析钢桥面环氧沥青混凝土铺装的线收缩系数温度应力，为简化！计算，假设铺装结构初始时刻温度°且均勾分布环氧青、混凝土铺装为，温度应力为。假设钢相梁的力环氧沥青混凝土铺装温度应力分析模型参数中，初始松弛模量和线收缩系数为试验研究计算得到图的有限兀模型进行稳态温度场分析’结果图，？白松比、导热系数和比热参考文

6、献拟定，见表。表铺装温度应力分析模型参数技术指标计算参数初始松池模量环氧浙、混合料泊松比导热系数比热容——线收缩系数荷载应力分析模型参数图初始温度场分布钢箱梁荷载应力分析时的模量、泊松比和热分析温度条件一些城市的气相同参考相关研究的低温条件下环氧沥青混凝土铺为进行温度应力分析，统计了北方装模量，选，铺装在低温下荷载应力分析中的模型参数见温资料取了温差较大的气温资料用于温度应表。力的分析，详见表中的环境温度。参考以往文献中表铺装荷载应力分析模型参数观测得到的温度关系’确定了铺装层和钢桥面板的温技术指标计算参数度，见表。环氧沥青混合

7、料弹性模量温度应力十算环氧沥青混合料泊松比采用三维有限元模型分析温度应力，对有限元分析模型做出如下基本假定：环氧沥青混凝土铺装温度应力（钢桥面板为各向同性、均匀的热弹性简单材料、，且满足小变形条件分析环氧沥青混凝土铺装的温度应力；，首先要建（环氧洒青混凝土铺装为各向同性、均勾的立模赚行稳态热分析，以确定模型结构的温度分難弹酣料，細足小变形条件；布，由热传就程繊界条件，棚温賴分布。然（各结构层的温度收缩系数和横向变形系数后再进行瞬态热分析和热应力分析，以确定温麵日寸不随温度变化，也不随加载时间而变化’为材料间变化时’瞬态热，铺装内

8、部的温度应力。原则上分析的温度应力的求解不再是静力问题，而是动力问题一（由于铺装厚度方向的尺寸远小于铺装的宽，但是在般情况下，温度变化速度缓慢，可以忽略加速度的影响此可碰，胃殳、胃水平，以把连续的热运动近■似为一连串的热平衡状态一个平衡状态下面处相，并在每面在温