【摘要】：本文根據(jù)南京長江大橋維修工程建立了鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)有限元模型,基于熱力學基本定律、弱形式偏微分方程的粘彈性理論與Norton-Bailey蠕變模型,研究了鋼橋面澆筑式瀝青混合料鋪裝層所處多物理場環(huán)境對其溫度場、溫度應(yīng)力與永久變形的影響,具體工作和研究結(jié)論如下:(1)結(jié)合COMSOL提出了熱傳導(dǎo)和熱對流的弱形式方程,并根據(jù)熱力學定律,明確了鋼橋面鋪裝層材料的熱物理參數(shù),考慮了鋪裝結(jié)構(gòu)形式與鋼橋面板的正交異性對鋪裝結(jié)構(gòu)溫度場的影響。(2)利用廣義Maxwell模型來表征鋪裝層澆筑式瀝青混合料的粘彈性力學行為,通過COMSOL的弱形式偏微分方程模塊導(dǎo)出并推演了粘彈性材料的本構(gòu)關(guān)系。(3)模擬了鋼橋面鋪裝層在冬夏兩季內(nèi)全天候的溫度與溫度應(yīng)力隨時間推移的分布狀況,模擬結(jié)果表明,鋪裝層表面的最大拉應(yīng)力約為1MPa左右,以縱向拉應(yīng)力更為不利;U型肋頂面對應(yīng)的鋪裝層表面的溫度應(yīng)力要大于U型肋之間的區(qū)域;在大氣溫度下降階段,上下鋪裝層層間出現(xiàn)了溫度最大值。(4)模擬了鋼橋面鋪裝層在車輛荷載作用下應(yīng)變分布的演化規(guī)律,一開始高應(yīng)變值的區(qū)域主要產(chǎn)生于兩輪輪跡中間,呈帶狀分布,隨著時間的推移,該區(qū)域逐漸擴大并圍住了荷載作用區(qū)域。(5)對不同溫度荷載條件下的鋼橋面鋪裝層永久變形進行模擬,模擬結(jié)果表明,兩輪輪跡中心處出現(xiàn)隆起現(xiàn)象,車轍深度約為0.6mm;當車輛荷載的接地壓力從0.7MPa變化到1.4MPa時,鋪裝層產(chǎn)生的車轍深度增長了約120%。綜上所述,本文在鋼橋面鋪裝層溫度與荷載耦合方面所作的理論分析以及數(shù)值模擬等一系列研究工作,對完善鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計具有一定的指導(dǎo)意義和實踐應(yīng)用價值。
【圖文】：

技術(shù)路線圖

東南大學碩士學位論文16圖2-1 正交異性鋼橋面鋪裝體系結(jié)構(gòu)示意圖由于閉口加勁肋抗扭性能好而得到更為廣泛的應(yīng)用，目前大跨徑橋梁大多采用閉口 U 型加勁肋，在大氣溫度和太陽輻射的共同作用下，U 型肋內(nèi)部存在熱量集聚現(xiàn)象，對鋼橋面鋪裝層的溫度場分布規(guī)律產(chǎn)生一定的影響。此外，鋼橋面鋪裝層的受力模式與普通路面不同：對于普通路面，路面面層的最不利拉應(yīng)力和應(yīng)變均出現(xiàn)在面層底部；而對于正交異性鋼橋面板，加勁肋、橫肋和縱肋頂部的鋪裝層表面容易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，因而，最不利的拉應(yīng)力和應(yīng)變反而出現(xiàn)在鋪裝層的表面。2.4.3 鋼箱梁結(jié)構(gòu)形式的影響鋼箱梁結(jié)構(gòu)形式也對鋼橋面鋪裝層的溫度場具有一定的影響，對于大跨徑橋梁主橋來說一般采用扁平型鋼箱梁；而對于引橋或是小跨徑橋梁
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U443.33

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本文編號：2698783