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动载下粘贴GFRP的环氧沥青混凝土钢桥面铺装受力分析
| 论文题名： | 动载下粘贴GFRP的环氧沥青混凝土钢桥面铺装受力分析 |
| 关键词： | 钢桥面铺装;GFRP薄板;有限元分析法;力学分析 |
| 摘要： | 在大跨径钢箱梁桥的使用过程中，由于早期的钢桥面板是较薄的正交异性结构，铺装层整体刚度小，应力状态复杂，易产生较大的局部应力，极易导致铺装材料产生裂缝、推移和拥抱等破坏现象，最终导致钢板锈蚀破坏。基于这种情况，在对钢桥面铺装层进行修补时，为提高钢桥面铺装层的刚度，在钢桥面板和铺装材料之间粘贴一层热膨胀性系数与钢板差异很小且具有一定厚度的玻璃纤维增强塑料(GFRP)薄板，该材料对钢板的变形有良好的追从性，因此能更好地适应钢板的变形，从而起到延长钢桥面铺装层寿命的作用。 本文主要通过有限元分析的方法，建立局部钢桥面铺装模型，模拟车辆匀速行驶和紧急制动状态，分析粘贴GFRP的钢桥面铺装受力情况。本论文的主要研究内容及结论如下: 1、分析目前常用的三种钢桥面铺装层结构:双层改性SMA、浇筑式沥青混凝土+SMA以及双层环氧沥青混凝土，得出它们在工程实践中的的优点和病害，以及病害产生的原因，研究钢桥面铺装材料的破坏类型、原因以及病害防治。 2、在钢桥面板上粘贴5mm厚的GFRP薄板，并研究制作GFRP薄板的原材料及其特点，制作工艺，以及GFRP薄板的性能测试方法和技术指标。 3、针对粘贴GFRP薄板后铺装层的层间粘结问题，提出以粘结性能较好的环氧砂浆作为GFRP薄板与环氧沥青混凝土之间的过渡层，为使环氧砂浆层达到更好的粘结性能和防水性能，环氧砂浆层的填料砂浆比在3～4之间，厚度为20mm，同时将铺装面层的结构设计为单层环氧沥青混凝土，厚度为30mm。 4、拟定铺装层结构参数，以及局部模型的边界条件，利用有限元结构理论，建立钢桥面铺装层局部有限元模型，根据所建模型，分别对铺装结构进行匀速荷载和紧急制动荷载作用下的有限元分析，并对结果进行比较，在匀速荷载作用下，沥青路面的横向拉应力、层间剪应力以及竖向位移都有明显的改善，而紧急制动对铺装结构的损伤较为严重，铺装层内产生的剪应力是匀速状态下的4～5倍。 5、改变环氧砂浆层的厚度和模量，在匀速荷载作用下和紧急制动荷载作用下探究钢桥面铺装的力学性能跟铺装层结构参数之间的关系。增大环氧砂浆层的模量，表面横向拉应力和竖向位移都会减小，层间剪切应力会增加;增大环氧砂浆层的厚度表面拉应力几乎没有变化，竖向位移和层间剪应力均会减小。可见，增大环氧砂浆层的模量虽然可以减小竖向位移，但是会增加铺装层的剪切破坏，因此环氧砂浆层的模量采用10GPa，厚度为20mm。 |
| 作者： | 彭小波 |
| 专业： | 交通运输工程；道路与铁道工程 |
| 导师： | 叶巧玲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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