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原文传递列车扰动下钢桥面铺装施工期力学反馈与施工摊铺特性研究

论文题名：	列车扰动下钢桥面铺装施工期力学反馈与施工摊铺特性研究
关键词：	钢桥面铺装;力学响应;摊铺特性;列车扰动
摘要：	公铁两用钢桥因铺装厚度薄、支撑体系特殊、使用环境复杂等特点，其公路桥铺装体系随服役时间积累，维养工作难以避免。然而公铁两用桥的铁路无法中止运行，因此公路桥实施钢桥面铺装复合体系施工时面临着更为复杂的施工工况：铁路桥段列车不间断通行产生的振动激励会全周期贯穿于钢桥面铺装复合体系施工、运营等阶段。本文针对钢桥面铺装复合体系列车扰动影响效应展开研究，明确了列车扰动下钢桥面铺装施工期力学反馈与施工摊铺特性。　　首先，建立了公铁两用桥桥面系铺装施工研究用列车振动荷载模拟模型。基于列车振动发生机理与振动激励传播规律，考虑铁轨与轨下结构对振动激励产生的衰减作用，结合实桥列车通行工况与机车、轨道参数，确定了基于人工激励函数模拟法的列车振动荷载模拟表达式，准确模拟列车实际振动激励。　　其次，完成了公铁两用桥列车振动传递效应模拟。采用Abaqus有限元软件建立含钢轨及轨下结构子模型的公铁两用桥列车振动传递效应研究模型，根据钢桥面铺装复合体系常用摊铺方案组合常规施工机械建立施工模拟荷载，明确列车振动激励作用下公路桥面系施工期力学响应规律与振动工况。研究表明，所建模型可较准确模拟公铁两用桥振动传递效应。以南京长江大桥改造工程为例，列车振动激励作用下，钢桥面铺装复合体系施工期整体受力模式保持不变，铺装层与钢板位置处应力分布规律与仅承受施工荷载时一致。列车扰动作用下铺装层横向与纵向最大拉应力达到0.57MPa与0.79MPa，较仅承受施工荷载时提高54%与49%，最大竖向位移为9.6mm，较仅承受施工荷载时增大37%。　　最后，基于室内模拟试验与结构方程模型法（SEM）明确了振动激励作用下钢桥面铺装复合体系施工摊铺效应。研制公铁两用桥室内振动平台，结合桥面系振动工况进行室内模拟试验，明确振动激励作用对钢桥面铺装常用沥青混合料性能影响，建立以离析程度P1、沥青混合料强度成型程度P2与列车扰动施工摊铺评价量Et为隐参量的铺装系列车扰动评价结构方程模型，构建并量化振幅、频率、振动总时长、初始振动时间等参数与摊铺效应间的影响路径关系。研究表明，振动激励主要通过改变沥青混合料材料均匀性，引起离析现象，影响钢桥面铺装复合体系性能，且振动系影响效应与承受振动激励时沥青混合料强度成型程度呈负相关关系；钢桥面铺装振动系影响主要体现于沥青混合料的强度散失，高温稳定性与水稳定性未表现出明显变化特征；各振动参数中振动频率、振动总时间与初始振动时间对钢桥面铺装复合体系影响较为明显。　　本文研究可为列车振动荷载模拟、列车振动作用下桥面系力学响应数值模拟计算、列车扰动下钢桥面铺装复合体系施工等提供理论依据。
作者：	张煜恒
专业：	交通运输工程;道路与铁道工程
导师：	钱振东
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2019
正文语种：	中文