水泥混凝土桥面环氧沥青桥面铺装应力分析.pdf

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1、水泥混凝土桥面环氧沥青桥面铺装应力分析曲立杰，张德才，闵召辉。(1．山西建筑职业技术学院，山西太原030006；2．北京华路祥交通技术有限公司，北京102200：3．东南大学，江苏南京210018)摘要：针对预应力混凝土连续刚构桥，进行环氧沥青桥面铺装力学分析。按照弹性层状体系理论建立力学分析模型，采用在车辆荷载作用下的有限元计算方法，分析桥面铺装层中的最大拉应力、最大剪应力和最大应变，并分析了在不同铺装层厚度、不同模量及不同荷载情况下对应力与应变的影响，最后得出竖向拉应力大于水平向拉应力、横桥向剪应力大于顺桥向剪应力，以及汽车超载将导致铺装层早期损坏的

2、研究结论。关键词：连续刚构桥；环氧沥青；桥面铺装；应力分析中图分类号：U443．31文献标识码：B沥青粘结层，环氧沥青粘结层与油毛毡粘结层性能相1引言差较大，环氧沥青性能研究对上述研究结论借鉴有水泥混凝土桥一般采用沥青混凝土作为铺装层，限。文献[7]以T型梁为例，采用有限元方法对混由于沥青混合料桥面铺装层与混凝土桥梁结构在材料凝土公路桥桥面沥青混凝土铺装应力进行了细致深入性能有较大差异，在外力作用下应力与变形的不连研究，并得出多项应力响应规律，但上述文献未分析续，导致沥青铺装层的早期损坏。沥青铺装层模量变化、车辆超载对应力的影响情况。国产环氧沥青混合料是

3、桥面铺装的优良材料，已本文以预应力混凝土变截面连续刚构桥为例，介在大跨径桥梁钢桥面铺装中得到成功应用。环氧沥青绍环氧沥青桥面铺装力学分析过程，分析环氧沥青铺混凝土是由环氧沥青结合料和级配集料拌合而成的一装层间应力响应状态，得出不同铺装层厚度、不同铺种强度高、刚性大的沥青混凝土，具有良好的耐腐蚀装层模量、车辆超载等对层间应力的影响情况，为环性、高温稳定性、水稳定性和抗疲劳特性。近年来，氧沥青桥面铺装应用性能研究提供依据。由于国产环氧沥青材料价格比进口材料便宜，环氧沥2建立桥面铺装力学模型青混合料也陆续在部分水泥混凝土桥面铺装上使用，如津汕高速公路子牙新河大

4、桥、南京玄武大道新庄立按照弹性层状体系理论建立力学分析模型，采用交桥、河北廊涿高速公路G107跨线桥等。MidasCivil2006有限元分析软件作为计算工具，运用粘结层剪切破坏、车辙、推移、拥包和疲劳破坏三维有限元法分析荷载作用下铺装体系的层间应力是水泥混凝土桥面沥青铺装的常见损坏形式。行车荷响应。载引起的垂直和水平方向的力综合作用在桥面铺装层2．1桥梁概况产生剪应力，当层间粘结强度不足时，铺装层就会出预应力混凝土变截面连续刚构桥，跨径62m+现波状起伏或粘结层剪切破坏；当这种剪应力超过沥115m+62m，箱型截面：主跨跨中处梁高2．8m，支青混合料自

5、身的抗剪强度时，沥青铺装就会出现车点处梁高7．3m，顶板宽12m，厚30era，底板宽辙、推移和拥包破坏；当铺装层的层底拉应力大于材5．5m，厚30～100cm，采用C55混凝土。料的容许拉应力时，铺装层就会出现疲劳破坏。因此2．2弹性层状体系理论有限元力学模型基本假定正确分析桥面铺装结构内的受力状况，并由此给出对(1)铺装层材料的线弹性假定：假定沥青混合桥面铺装设计的具体要求就显得很有必要。文献料是完全弹性、均匀、连续的且各向同性的线弹性[8]采用ANSYS有限元模型分析面铺装应力，确定材料。一桥梁最不利荷载作用位置，并得出油毛毡粘结层厚度(2)桥面铺

6、装体系层间完全连续接触。变化的影响情况。目前环氧沥青桥面铺装多采用环氧(3)各层材料不考虑自重的影响且所有材料符基金项目：山西省交通厅科技项目，合同编号：08—12。作者简介：曲立杰(1979一)，女，讲师，黑龙江富裕人，从事教学及研究。1342013年6期(总第102期)合线弹性假设。3力学计算分析2．3桥面铺装局部力学分析有限元模型采用Midas—FEA对桥面铺装层进行局部力学分3．1参数析，所用单参元为图l所示的6节点5面体实体单混凝土：密度=26．0kN／m；弹性模量E=元，主跨115m连续箱梁，分析时取跨中长度10m段3．45×10MPa，泊松

7、比0．2。作为分析对象，计算模型如图2。环氧沥青混合料：密度=24．0kN／m。；弹性模量分别有E：4．2X10MPa，2．1×10MPa，1．05×10MPa，泊松比0．25。3．2桥面铺装荷位布置依据现行规范规定车辆荷载，加载时考虑横桥向两辆车并列行驶，加载位置见图3。其后轴单个轮重70kN，着地宽度为0．6m，着地长度为0．2m，并考虑局部加载冲击系数取=0．3。图16节点5面体实体单元边界条件为约束截取箱梁端部截面的，y，z行行三方向的变形。其中，为横桥向，l，为顺桥向，z垄垄道道为沿桥高度方向。12位4b-●I一一●l÷—一一一1-稿位33，4

8、b●I一一●l÷—_●●一一1I荷位21／2b●—I-一一●●；-．I一一．II