【摘要】：為研究樹脂瀝青組合體系(ERS)鋪裝對鋼橋面板疲勞應力的影響,開展鋼箱梁橋面板現(xiàn)場試驗研究。采用總重200 k N的兩軸卡車加載,鋪裝前后分別進行了390個靜力工況測試,獲取了鋪裝前后的鋼橋面板典型細節(jié)應力響應面與響應線�；诂F(xiàn)場測試數(shù)據(jù)建立鋼橋面板有限元模型,研究了氣溫和鋪裝厚度變化對典型細節(jié)疲勞應力的影響。運營期間對鋼橋面板進行長期動應變監(jiān)測,分別選取不同季節(jié)連續(xù)24 h內實測應力譜進行應力幅分析與疲勞損傷評估。結果表明:ERS鋪裝使得鋼橋面板疲勞應力水平降低7.1%~46.5%,對縱肋與頂板連接細節(jié)影響最大;氣溫和鋪裝厚度的變化對不同細節(jié)疲勞應力的影響差異顯著;相同車流作用下冬季實測峰值應力幅約為夏季的50%,秋季峰值應力幅約為夏季的70%;夏季產(chǎn)生的疲勞損傷是秋季的2.5倍,是冬季的15倍以上,建議鋼橋面板疲勞驗算或評估時充分考慮橋面鋪裝溫度和厚度的影響。
【圖文】：

堇?拼接細節(jié);MS2為橫隔板跨中截面，測試目標為縱肋與頂板連接細節(jié);MS3為橫隔板截面，測試目標分別為橫隔板挖孔細節(jié)、縱肋與橫隔板連接細節(jié)。各細節(jié)測點布置見圖2(b)～2(d)。圖2靜力加載測試方案(單位:mm)Fig.2Staticloadingtestscheme(unit:mm)現(xiàn)場測試加載車輛選取軸距7.0m兩軸重載貨車，軸距大于兩倍橫隔板間距，因此可以忽略前后軸的影響。車輛總重200kN，其中前軸50kN、后軸150kN，采用雙輪胎軸(后軸)進行加載，單側輪胎著地面積為200mm×600mm。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)選用日本TDS－602靜態(tài)采集系統(tǒng)，加載測試現(xiàn)場見圖3。1.3EＲS鋪裝前后疲勞應力分析鋼橋面板的疲勞敏感細節(jié)主要包括頂板與縱肋圖3現(xiàn)場加載測試Fig.3In-situloadingtest連接細節(jié)(J1)、縱肋與橫隔板連接細節(jié)(J2)、橫隔板挖孔細節(jié)(J3)和縱肋拼接細節(jié)(J4)等［9－10］。采用響應面和響應線對各細節(jié)受力行為進行分析，鋪裝前后各細節(jié)的應力響應見圖4。頂板與縱肋連接細節(jié)以受壓為主，當輪載作用于細節(jié)正上方時，頂板壓應力最大，見圖4(a)。鋪裝前應力峰值為－78.5MPa，鋪裝后降至－42.0MPa，下降幅度為46.5%。頂板應力縱向響應線長度為3.0m(1倍橫隔板間距)，但在峰值點附近1.0m范圍內變化劇烈，在運營過程中一輛車經(jīng)過時可能會產(chǎn)生多個應力循環(huán)。橫隔板挖孔細節(jié)以受壓為主，輪載作用于細節(jié)正上方時應力最大，見圖4(b)。鋪裝前橫隔板挖孔邊緣應力峰值為－58.0MPa，鋪裝后降至－47.7MPa，下降幅度為17.8%。縱肋與橫隔板連接細節(jié)以承受拉應力為主，當輪載作用于距橫隔板1.5m(橫隔板跨中位置)時，應力達到峰值，輪載作用于橫隔板正上方時拉應力最小，見圖4(c)。當輪載分別作用在橫隔板兩側時，受橫隔板面外變形影響，峰值應力分別為28.2，21.4MPa，鋪裝后對應

第2期翟慕賽，等:EＲS鋪裝對鋼橋面板疲勞應力影響的測試與分析圖4鋪裝前后細節(jié)實測應力Fig.4Measuringstressofdetailsbeforeandafterpaving的粘結滑移，實體單元與殼單元采用接觸單元CONTA173和目標單元TAＲGE170進行接觸連接。約束橫隔板底部3個方向的平動自由度和3個方向的轉動自由度，約束頂板四周3個方向的平動自由度。為了與現(xiàn)場加載測試保持一致，荷載采用單軸加載，軸重15t，加載面積為2×200mm×600mm。圖5鋼橋面板有限元模型Fig.5Finiteelementmodelofsteelbridgedeck采用鋪裝后現(xiàn)場加載測試結果對有限元計算結果進行誤差分析，現(xiàn)場加載測試時大氣溫度約為20℃，誤差分析結果如表1所示。頂板與縱肋連接細節(jié)(J1)、縱肋與橫隔板連接細節(jié)(J2)有限元計算值略小于實測值，其他兩個細節(jié)大于實測值，各細節(jié)誤差均小于±10%。因此，可以采用有限元模型分析EＲS鋪裝層對鋼橋面板疲勞應力的影響。表1有限元計算結果誤差分析Tab.1ErroranalysisofresultscalculatingbyFE細節(jié)疲勞應力/MPa加載測試有限元計算誤差/%J1－42.0－40.2－4.3J2－47.7－44.6－6.5J326.227.86.1J427.829.45.82.2不同氣溫下鋪裝對疲勞應力的影響瀝青混合料在不同溫度下彈性模量差異很大，變化范圍一般為500～20000MPa。參考近年來鋼橋面板鋪裝溫度研究成果［11－12］，鋪裝層溫度分布規(guī)律見表2。采用鋪裝層厚度方向平均溫度作為計算溫度，分別計算大氣溫度－10，0，10，20，30，40℃下鋼橋面板的疲勞應力。鋪裝下層ＲA05采用江蘇省71

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