钢桥面铺装层开裂对铺装体系受力影响的数值分析

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1、钢桥面铺装层开裂对铺装体系受力影响的数值分析赵朝华81钢桥面铺装层开裂对铺装体系受力影响的数值分析赵朝华(重庆交通大学土木建筑学院，重庆400074)摘要：由于正交异性结构受力特点，钢桥面铺装层开裂普遍存在，为了解铺装层开裂对界面粘结和铺装层受力的影响，从而对钢桥面的养护进行指导，以广东省马房北江大桥为背景，采用有限元分析软件ANSYS建立钢桥面铺装层开裂的力学模型，对铺装层开裂和铺装体系的受力关系进行分析。分析结果表明，铺装层的纵向、横向开裂均使铺装层自身受力状况恶化，并引起界面受力严重恶化，导致界面分

2、离。因此钢桥面铺装层的养护应及时对受力不利位置进行开裂检查，并进行预防性裂纹病害处理以及层间界面状态经常性检查等。关键词：钢桥；桥面铺装；开裂；界面层；边界条件；受力分析；有限元法中图分类号：U448．36文献标志码：A文章编号：i67I一7767(2013)04—008I一061引言座公铁两用桥，两桥面处于同一平面上，各居一侧。桥面铺装层是桥梁结构的重要组成部分，不但公路桥全长919．6m，为14×64m简支正交异性板直接承受着车辆荷载的压力、冲击和剪切作用，还起上承式栓焊双箱钢梁桥，每孔有4条纵向工地

3、焊缝。着保护桥梁主体和为行车提供安全、舒适的路面的行车道宽9m，人行道单侧宽1．5m。马房北江大作用。目前国内、外钢桥面铺装技术尚不成熟，特别桥公路桥为我国早期采用正交异性钢箱梁桥面板建是不同的自然条件和使用条件对桥面铺装提出了特造的钢桥，该桥于1984年建成通车，后经多次改造，殊要求，各种病害常有发生_1]，我国大跨径桥梁，2001年完成铺装改造，铺装材料采用SACI3、特别是大跨径钢箱梁桥的桥面铺装病害更为严重。SACIO多碎石密实型沥青混凝土，其混合料中还添钢桥面铺装破坏形式较多，对我国正交异性钢加

4、水泥(替代矿粉)、聚酯Boni纤维和橡胶粉，铺装箱梁桥面铺装层破坏的调查分析表明l5叫引，最常见结构上采取两点主要措施，一是在上、下沥青混凝土的破坏类型为纵、横向裂缝破坏。这种破坏产生的铺装层间设置玻璃纤维格栅，二是在钢板防腐层上原因主要有：汽车荷载过重引起铺装层表面拉应变设置由强力胶碎石形成的抗剪层。铺装层前期病害过大；铺装层材料耐疲劳性能不足；铺装整体抗拉强主要以开裂为主[见图I(a)]。开裂后，铺装层的病度不足，在产生推移时行车斜向开裂；桥梁结构特别害发展速度加剧，破坏呈多样化，开裂6个月后病害是桥

5、面系刚度不足引起铺装层表面拉应变过大等。情况如图1(Io)所示。铺装层开裂后，在没有采取修文献1-13]、El4]根据裂缝的具体特征，将钢桥面复措施的情况下，其破坏情况加剧，间接说明开裂对铺装层裂缝分为3类。第一类裂缝是指正交异性板于铺装病害的发展具有重要的影响，因此分析铺装纵向加劲肋、横隔板或者纵隔板顶部附近的裂缝，第层开裂对铺装体系的受力影响就显得十分必要。二类裂缝指纵向加劲肋板之间或者肋板的腹板与腹理论分析表明，铺装层开裂后，铺装层由整体受板之间的裂缝，第三类裂缝则指除了第一类和第二力转变为局部受力

6、，铺装体系受力边界条件变化，受类裂缝外的大量无规则裂缝。力也将显著不同，由于钢桥面的受力复杂性，铺装层桥面铺装层开裂后，铺装层自身将由整体受力自身与界面受力理论解析解难以准确求出，本文主转变为局部受力，本文以广东省马房北江大桥为例，要借助有限元计算进行分析。分析铺装层开裂对界面粘结和铺装层受力的影响。3桥面铺装层有限元模型2工程概况3．I桥面铺装层开裂力学分析模型的建立马房北江大桥位于广东省四会县马房镇，是一桥面铺装体系由钢桥面板和铺装层两部分构成。收稿日期：2012—09—04作者简介：赵朝华(1980

7、一)，男，讲师，2003年毕业于郑州大学土木工程专业，工学学士，2007年毕业于重庆交通大学桥梁与隧道专业，工学硕士，2012年毕业于重庆交通大学桥梁与隧道专业，工学博士(E—mail：50326625@qq．corn)。钢桥面铺装层开裂对铺装体系受力影响的数值分析赵朝华85装层难以抵抗这种不利的弯拉作用，铺装层将进一6结论步开裂，铺装层的开裂又对界面粘结造成新的不利(1)铺装层的开裂对铺装层受力影响显著，在受力位置，由此造成恶性循环，铺装层病害就会加速纵、横向均开裂状态下铺装层所受横向拉应力由发生。1．

8、968MPa增加到3．289MPa，纵向拉应力由1．985MPa增加到3．255MPa，开裂使铺装层自身受力状5工程应用建设况恶化，铺装层开裂将进一步发展。随着铺装层的开裂，铺装层和界面层受力状况(2)铺装层的开裂对界面层受力影响同样显均显著恶化，由此也将导致铺装体系的进一步开裂著，铺装层在纵、横向开裂状态下界面层所受拉应力和界面脱空等病害，因此钢桥面铺装中，应将铺装层由0．148MPa增大到4．428MPa，界面层剪应力由的