详情

原文传递弯梁桥桥面铺装疲劳损伤分析

论文题名：	弯梁桥桥面铺装疲劳损伤分析
关键词：	曲线梁桥;沥青混合料;桥面铺装;损伤力学;有限元分析;疲劳寿命
摘要：	沥青混合料桥面铺装在车辆荷载和温度荷载循环作用下，主要体现为疲劳开裂破坏。以往的研究主要分析不同类型桥面铺装的受力性能，尚未提出有效的理论和方法来论证其破坏过程和抗裂机理。现行的各类规范也仅对桥面铺装的材料、做法及厚度提供了指导性的说明，具体如何设计还有待完善。本文采用损伤力学—有限元的方法对超载作用下及铺装层厚度改变时，曲线梁桥沥青混合料桥面铺装疲劳寿命进行了系统的分析研究。　　首先，建立了基于不可逆热力学的沥青混合料疲劳损伤演化方程，编写ABAQUS用户子程序UMAT，利用ABAQUS计算平台对沥青混合料悬臂梁试件进行疲劳损伤分析。将计算结果与疲劳试验结果进行对比，证明了所提出的沥青混合料疲劳损伤演化方程及损伤力学—有限元法的合理性和有效性。　　同时，用ABAQUS有限元计算软件建立全桥有限元实体计算模型，利用其生死单元模拟主梁悬臂施工过程，得到了曲线梁桥在荷载作用下各阶段的三向应力结果，计算结果很好的吻合了曲线梁桥的受力特征。　　最后，采用提出的沥青混合料损伤演化方程，以通用有限元软件Abaqus为计算平台，编制了相应的Fortran程序(即用户子程序UMAT)，建立了曲线梁桥沥青混合料桥面铺装在超载作用下及其厚度变化时疲劳损伤破坏过程的数值模拟模型。研究表明，本文模型可较好地模拟桥面铺装疲劳损伤破坏全过程，并可较精确地预测交通循环荷载作用下桥面铺装损伤扩展的路径和趋势，为采取措施防止曲线梁桥沥青混合料桥面铺装损伤产生和扩展提供了理论依据。在超载作用下，铺装层疲劳寿命下降很快，设计时应留有足够的安全储备;铺装层厚度变化时对其疲劳寿命影响甚大，其合理的取值范围为8～10cm。
作者：	谭金祥
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	唐雪松
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长沙理工大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文