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基于桥面系受力分析的单索面钢斜拉桥桥面铺装病害原因分析
| 论文题名： | 基于桥面系受力分析的单索面钢斜拉桥桥面铺装病害原因分析 |
| 关键词： | 单索面钢斜拉桥;桥面铺装;病害分析;受力特性 |
| 摘要： | 单索面钢斜拉桥由于主梁抗扭刚度较小，其扭转效应比较明显，将会对桥面板的受力产生影响。而且由于桥面板刚度较小，铺装层在加劲肋和横隔板附近产生负弯矩，表面出现拉应力，发展成裂缝破坏；铺装层与桥面板之间产生剪应力，发展成推移破坏。并且，车辆荷载的反复作用，也会让铺装层产生疲劳破坏。本文从桥面板和铺装层受力的角度入手，分析了钢箱梁的扭转性能和移动荷载作用下桥面板的动力响应，最后再利用精细化模型分析了铺装层的受力特性。 本文以一座实际桥梁为依托，首先建立了全桥空间板壳单元模型，以大小相等的偏载和对称布载对该桥进行加载，利用桥面两侧挠度差、最大扭转角和扭转畸变正应力评价该桥主跨和边跨各截面的扭转效应。再建立了全桥梁单元模型，利用扭转剪应力评价主跨和边跨施力截面的扭转效应，经过分析发现，主跨各截面的扭转效应明显大于边跨。 然后，研究了车桥耦合振动的分离迭代法，针对该桥编制了合适的matlab计算程序和Ansys联合求解。而为了减小计算代价，全桥模型也做出了改进，计算主跨时边跨主梁以梁单元模拟，计算边跨时主跨主梁以梁单元模拟。计算了五种车速下主跨和边跨各关键截面桥面板挠度和应力的动力放大系数，表明主跨的动力响应明显大于边跨，且顶板的动力响应具有非常强的局部效应，桥梁整体的冲击系数不能代表桥面系的局部响应。 最后，建立了精细的局部梁段有限元模型和全桥梁段模型针对铺装层的受力进行计算分析。以四种横向工况和30种纵向荷位对局部梁段模型进行加载，找出最不利工况再以此工况对全桥梁段模型加载，发现桥梁整体扭转效应对铺装层的受力影响很小，铺装层受力的主要影响因素为车轮荷载作用下的局部效应。并且，为了给此类桥型的加固提供参考，分析了纵向加劲肋间距、桥面板厚度、铺装层厚度、增设横隔板和增设混凝土铺装层对沥青铺装层受力的影响。 针对该桥铺装层的病害，得出如下结论：主跨主梁的扭转效应大于边跨，对主跨桥面系的受力有不利影响；铺装层破坏的主要原因是车轮荷载下的局部效应，但是主跨桥面系的动力响应明显大于边跨，主跨铺装层的受力更加不利。 |
| 作者： | 冯智铭 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 吴红林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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