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公铁两用钢桁架连续梁桥面铺装组合结构研究
| 论文题名： | 公铁两用钢桁架连续梁桥面铺装组合结构研究 |
| 关键词： | 公铁两用桥;同面钢桁架;桥面结构;桥梁荷载 |
| 摘要： | 公铁两用大桥公路桥面铺装结构在公路、铁路复杂耦合荷载作用下，容易率先破坏成为公铁两用大桥安全营运的薄弱环节。本论文以公铁同面的连续钢桁架梁桥为研究背景，拟采用“高强增韧钢纤维轻集料混凝土+剪力钉+钢筋网+SMA沥青混凝土”的钢桥面铺装组合，同时在钢纤维水泥混凝土与SMA13面层间设置高粘高弹应力吸收层。以上新型钢桥面铺装思路，可显著改善桥面铺装组合与正交异性钢板之间的界面抗剪强度和协同一致变形能力，从而全面提升公铁两用大桥的桥面铺装层承载能力、耐久性、防水及抗滑移开裂能力。 本研究主要内容包括：⑴基于梯度匹配的钢桥面铺装体系组合材料性能需求分析。通过铺装材料的弹性模量、泊松比、温度线膨胀系数和强度等指标分析，初步探索了钢桥面铺装对材料性能梯度匹配的需求。⑵公铁同面连续钢桁架梁桥面铺装有限元模型及控制参数分析。分别建立了公铁同面连续钢桁架桥面铺装结构的整桥模型和局部模型，经分析对比上述两个模型荷载响应差异，选取局部三跨模型为公铁同面桥面铺装系统有限元分析模型。经研究确定各铺装层最大横向拉应力、层间剪应力和相对挠度为力学控制参数。⑶桥梁特性及公路-铁路耦合荷载影响研究。研究了桥梁跨径、整桥曲率及动力特性对桥面铺装体系相对变形及应力响应的影响。研究并确定了最不利车轮荷载位置，详细分析公路--铁路耦合静力荷载对公铁同面钢桁架梁桥面铺装组合影响，结果表明铁路荷载对公铁同面的钢桁架梁桥面铺装体系影响很大。⑷“剪力钉+钢纤维轻集料混凝土”桥面铺装体系设计与优化。利用局部三跨有限元模型，分析确定了剪力钉间距、直径、高度，铺装层弹性模量和厚度组合参数，并与常见钢桥面铺装方案进行了对比分析，结果表明本方案完全能满足公铁同面连续钢桁架桥面铺装的需求。⑸“剪力钉+钢纤维轻集料混凝土”桥面铺装体系材料及模型试验。完成了高强增韧钢纤维轻集料混凝土弯曲韧性试验，其弯曲韧性指数I20达到23.42。通过模型试验，研究了剪力钉间距、高度、直径，铺装结构厚度组合等设计参数对抗弯拉疲劳性能的影响规律，确定钢桥面铺装层组合结构的设计参数，研究结果表明新型钢桥面组合铺装结构控制应变700、10Hz下抗弯拉疲劳寿命达到1000万次以上，完全能满足公铁同面钢桁架梁桥面铺装系统的需求。 |
| 作者： | 韩璐 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 付军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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