【摘要】：為研究樹(shù)脂瀝青組合體系(ERS)鋪裝對(duì)鋼橋面板疲勞應(yīng)力的影響,開(kāi)展鋼箱梁橋面板現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究。采用總重200 k N的兩軸卡車加載,鋪裝前后分別進(jìn)行了390個(gè)靜力工況測(cè)試,獲取了鋪裝前后的鋼橋面板典型細(xì)節(jié)應(yīng)力響應(yīng)面與響應(yīng)線�；诂F(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(duì)典型細(xì)節(jié)疲勞應(yīng)力的影響。運(yùn)營(yíng)期間對(duì)鋼橋面板進(jìn)行長(zhǎng)期動(dòng)應(yīng)變監(jiān)測(cè),分別選取不同季節(jié)連續(xù)24 h內(nèi)實(shí)測(cè)應(yīng)力譜進(jìn)行應(yīng)力幅分析與疲勞損傷評(píng)估。結(jié)果表明:ERS鋪裝使得鋼橋面板疲勞應(yīng)力水平降低7.1%~46.5%,對(duì)縱肋與頂板連接細(xì)節(jié)影響最大;氣溫和鋪裝厚度的變化對(duì)不同細(xì)節(jié)疲勞應(yīng)力的影響差異顯著;相同車流作用下冬季實(shí)測(cè)峰值應(yīng)力幅約為夏季的50%,秋季峰值應(yīng)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(yàn)算或評(píng)估時(shí)充分考慮橋面鋪裝溫度和厚度的影響。
【圖文】：

堇?拼接細(xì)節(jié);MS2為橫隔板跨中截面，測(cè)試目標(biāo)為縱肋與頂板連接細(xì)節(jié);MS3為橫隔板截面，測(cè)試目標(biāo)分別為橫隔板挖孔細(xì)節(jié)、縱肋與橫隔板連接細(xì)節(jié)。各細(xì)節(jié)測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖2(b)～2(d)。圖2靜力加載測(cè)試方案(單位:mm)Fig.2Staticloadingtestscheme(unit:mm)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(jìn)行加載，單側(cè)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(cè)試現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)圖3。1.3EＲS鋪裝前后疲勞應(yīng)力分析鋼橋面板的疲勞敏感細(xì)節(jié)主要包括頂板與縱肋圖3現(xiàn)場(chǎng)加載測(cè)試Fig.3In-situloadingtest連接細(xì)節(jié)(J1)、縱肋與橫隔板連接細(xì)節(jié)(J2)、橫隔板挖孔細(xì)節(jié)(J3)和縱肋拼接細(xì)節(jié)(J4)等［9－10］。采用響應(yīng)面和響應(yīng)線對(duì)各細(xì)節(jié)受力行為進(jìn)行分析，鋪裝前后各細(xì)節(jié)的應(yīng)力響應(yīng)見(jiàn)圖4。頂板與縱肋連接細(xì)節(jié)以受壓為主，當(dāng)輪載作用于細(xì)節(jié)正上方時(shí)，頂板壓應(yīng)力最大，見(jiàn)圖4(a)。鋪裝前應(yīng)力峰值為－78.5MPa，鋪裝后降至－42.0MPa，下降幅度為46.5%。頂板應(yīng)力縱向響應(yīng)線長(zhǎng)度為3.0m(1倍橫隔板間距)，但在峰值點(diǎn)附近1.0m范圍內(nèi)變化劇烈，在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中一輛車經(jīng)過(guò)時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生多個(gè)應(yīng)力循環(huán)。橫隔板挖孔細(xì)節(jié)以受壓為主，輪載作用于細(xì)節(jié)正上方時(shí)應(yīng)力最大，見(jiàn)圖4(b)。鋪裝前橫隔板挖孔邊緣應(yīng)力峰值為－58.0MPa，鋪裝后降至－47.7MPa，下降幅度為17.8%�？v肋與橫隔板連接細(xì)節(jié)以承受拉應(yīng)力為主，當(dāng)輪載作用于距橫隔板1.5m(橫隔板跨中位置)時(shí)，應(yīng)力達(dá)到峰值，輪載作用于橫隔板正上方時(shí)拉應(yīng)力最小，見(jiàn)圖4(c)。當(dāng)輪載分別作用在橫隔板兩側(cè)時(shí)，受橫隔板面外變形影響，峰值應(yīng)力分別為28.2，21.4MPa，鋪裝后對(duì)應(yīng)

第2期翟慕賽，等:EＲS鋪裝對(duì)鋼橋面板疲勞應(yīng)力影響的測(cè)試與分析圖4鋪裝前后細(xì)節(jié)實(shí)測(cè)應(yīng)力Fig.4Measuringstressofdetailsbeforeandafterpaving的粘結(jié)滑移，實(shí)體單元與殼單元采用接觸單元CONTA173和目標(biāo)單元TAＲGE170進(jìn)行接觸連接。約束橫隔板底部3個(gè)方向的平動(dòng)自由度和3個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，約束頂板四周3個(gè)方向的平動(dòng)自由度。為了與現(xiàn)場(chǎng)加載測(cè)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(chǎng)加載測(cè)試結(jié)果對(duì)有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行誤差分析，現(xiàn)場(chǎng)加載測(cè)試時(shí)大氣溫度約為20℃，誤差分析結(jié)果如表1所示。頂板與縱肋連接細(xì)節(jié)(J1)、縱肋與橫隔板連接細(xì)節(jié)(J2)有限元計(jì)算值略小于實(shí)測(cè)值，其他兩個(gè)細(xì)節(jié)大于實(shí)測(cè)值，各細(xì)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(duì)鋼橋面板疲勞應(yīng)力的影響。表1有限元計(jì)算結(jié)果誤差分析Tab.1ErroranalysisofresultscalculatingbyFE細(xì)節(jié)疲勞應(yīng)力/MPa加載測(cè)試有限元計(jì)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(duì)疲勞應(yīng)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(lái)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(jiàn)表2。采用鋪裝層厚度方向平均溫度作為計(jì)算溫度，分別計(jì)算大氣溫度－10，0，10，20，30，40℃下鋼橋面板的疲勞應(yīng)力。鋪裝下層ＲA05采用江蘇省71

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本文編號(hào)：2569640