超高性能輕型組合橋面鋪裝體系基本力學(xué)性能研究.pdf

1、鋼橋面鋪裝層作為大跨徑橋梁的重要組成部分，越來越受到學(xué)者和工程師的關(guān)注。然而，目前的鋼橋面鋪裝層卻存在許多弊端，很容易出現(xiàn)早期病害，如車轍、鋪裝層開裂、脫層等。為解決鋼橋面鋪裝層易損壞的問題，本文提出將薄層聚合物混凝土TPO鋪筑于超高韌性混凝土STC和鋼橋面板之上，形成超高性能的輕型組合橋面鋪裝體系，簡稱STC+TPO。本文主要開展STC+TPO鋪裝體系基本力學(xué)性能研究，取得了如下研究成果:
　　概括了鋼橋面鋪裝體系的受力特點(diǎn)和常

2、見病害，總結(jié)出鋼橋面鋪裝易損壞的兩個根本原因:橋面系剛度不足和鋪裝材料在物理力學(xué)性能方面存在缺陷。針對目前鋼橋面鋪裝的不足，提出STC+TPO鋪裝，并將其設(shè)計控制指標(biāo)確定為鋪裝層拉應(yīng)力指標(biāo)和層間剪應(yīng)力指標(biāo)。
　　通過對STC、TPO材料性能及界面強(qiáng)度的研究，得到了兩種材料的力學(xué)參數(shù)和界面的粘結(jié)性能參數(shù)。研究表明STC、TPO材料具有優(yōu)良的性能，足以勝任鋼橋面鋪裝;STC-鋼板、STC-TPO的界面粘結(jié)性能優(yōu)異，能夠保證層間的可靠粘

3、結(jié)。以上材料基本參數(shù)的獲取，也為后面的力學(xué)分析和強(qiáng)度可靠性分析提供了依據(jù)。
　　本文基于驗證過的北江馬房大橋有限元模型，分析了STC+TPO鋪裝體系的受力和變形特點(diǎn)。計算結(jié)果表明，采用STC+TPO鋪裝體系，能有效降低鋼橋面板和鋪裝層的應(yīng)力應(yīng)變幅值和局部豎向變形。此外，車輛荷載、環(huán)境溫度和鋪裝層厚度等對STC+TPO鋪裝體系的受力狀況有較大影響。通過綜合考慮多參數(shù)的影響，得到STC+TPO的最不利受力狀態(tài)，并計算了此狀態(tài)下鋪裝層中

4、的應(yīng)力值。
　　本文對STC+TPO鋪裝體系的動力特性進(jìn)行了初步分析，并將動力解與靜力解進(jìn)行了對比。計算結(jié)果表明:鋪裝層最大豎向位移的動力解與靜力解基本相同;鋪裝層最大拉應(yīng)力的動力解與靜力解則相差較大，其沖擊系數(shù)受車輛參數(shù)和鋪裝層結(jié)構(gòu)參數(shù)的共同影響，但沖擊系數(shù)的值均小于0.2，這也說明靜力分析中取0.3的沖擊系數(shù)是安全可靠的。
　　結(jié)合動力、靜力分析的結(jié)果和材料性能參數(shù)，本文對STC+TPO鋪裝體系的強(qiáng)度可靠性進(jìn)行了分析。結(jié)