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.pdf

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1、硕士学位论文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AXLELOADCONVERSIONMETHODFORSTEELDECKASPHALTPAVEMENTBASEDONCOUPLINGVIBRATIONEFFECTOFVEHICLE-BRIDGE李梦琪哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：U416.222学校代码：10213国际图书分类号：625.7密级：公开硕士学位论文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硕士研究生：李梦琪导师：冯德成教授申请学位：工学硕士学科：交通运输工程所在单位：交通科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业

2、大学ClassifiedIndex:U416.222U.D.C:625.7DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringAXLELOADCONVERSIONMETHODFORSTEELDECKASPHALTPAVEMENTBASEDONCOUPLINGVIBRATIONEFFECTOFVEHICLE-BRIDGECandidate：LiMengqiSupervisor：Prof.FengDechengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：Communicationand

3、TransportationEngineeringAffiliation：SchoolofTransportationScienceandEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要钢桥由于自重轻、跨度大、安装方便等优点被广泛使用。国内外使用状况调查表明，钢桥面沥青铺装层在使用年限内会经常发生破坏，其根本原因是铺装层在结构设计时仍存在一定问题。轴载换算作为钢桥面沥青铺装层结构设计的基本依据，其计算的正确性直接影响桥面铺装层的使用。然而现

4、阶段我国采用经验法对钢桥面沥青铺装层进行设计，没有进行相应的轴载换算，导致钢桥面沥青铺装的病害严重。基于此，本文以沈阳市后丁香大桥为工程依托，以理论分析、数值模拟、疲劳试验三种技术手段相结合的方式，最终提出适用于钢桥面沥青铺装层的轴载换算公式。(1)建立了车辆-铺装层-钢桥动力相互作用分析模型。在合理假设的基础上，将车辆简化为车体、车轮、阻尼和弹簧组成的多自由度移动体系，以铺装层表面不平度作为附加激励，采用点接触模型作为轮胎与桥面的联系，并使用Wilson-法求解方程组得到动力响应；进而，应用Fortran语言改编相应计算程序，根据实测数据验证了程序的可靠性及准确性。(2)分析

5、了车桥耦合下钢桥面沥青铺装的动力响应规律。根据钢桥面沥青铺装的破坏类型，提出以铺装层表面最大应变、钢板与铺装层间最大剪应力为设计指标；利用所建模型，分析行车因素与桥梁因素对设计指标的影响规律；数值计算表明，桥梁跨径与桥面宽度对铺装层表面最大应变的影响较大，桥梁跨径、桥面宽度和铺装层厚度对钢板与沥青铺装层间最大剪应力的影响较大。(3)提出了基于车桥耦合振动效应的钢桥面沥青铺装层轴载换算公式。采用四点弯曲疲劳试验得到表面层SMA-13沥青玛蹄脂碎石混合料的弯曲疲劳方程，并采用剪切疲劳试验得到钢板与下面层RA05树脂沥青混凝土的剪切疲劳方程；进而，借鉴公路沥青路面轴载换算原则与方法，将

6、车辆对桥面铺装的作用拆分为静态作用与动态作用分别进行考虑，同时应用Miner损伤疲劳模型将桥梁多次振动效应等效，最终得到考虑不同桥梁跨径、桥面宽度及车辆类型的钢桥面沥青铺装层轴载换算公式，为钢桥面沥青铺装层设计提供依据。关键词：钢桥面沥青铺装；车桥耦合；轴载换算；动力响应；疲劳试验-I-AbstractAbstractSteelbridgesarewidelyusedduetotheircharacterssuchaslightweight,largespanandconvenientinstallation.Thedomesticandforeigninvestigations

7、howthattheunreasonabledesignofthestructureresultsinthedestructionofthesteelbridgedeckasphaltpavementduringtheservicelife.Asthebasisforthestructuraldesignofsteelbridgedeckasphaltpavement,axleloadconversiondirectlyaffectstherationalityofbridged