装配式简支梁桥桥面铺装车致应力分析

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实际工程中,装配式结构被中小跨度桥梁广泛采用,但大量的工程实践反馈,许多装配式梁桥的桥面铺装病害易发。不同于其他桥梁结构形式,装配式结构在车辆载荷长期作用下,由于横向联系的削弱,实际存在横向多片主梁受车辆荷载作用的异步变形问题,铺装层内交变应力反复作用、变形异步也加剧了铺装应力集中,促使该类型桥梁的桥面铺装层更易出现损伤累积和破坏。而既有涉及桥面病害的研究大多从静力角度出发,探索静载下铺装层受力与材料承载极限之间的关系。本文依托河南省交通运输科技计划项目《简支结构车桥耦合振动所致病害机理及其控制技术研究》(2020J-2-9),以沙河大桥简支梁部分为研究对象,以动载加载方式,分析移动荷载下的简支梁桥铺装层应力分布特点及影响因素,继而探讨桥面铺装破坏原因。主要研究内容及结论如下:
  1、以单轴加载方式,对比分析了不同横向布载工况下,铺装层应力响应与分布规律。发现铺装层应力对T梁翼缘厚度较为敏感,主梁翼缘连接位置上方铺装层与其它位置相比更容易发生受拉破坏;车轮下方粘结层与其它位置相比更容易发生受剪破坏,该破坏主要由移动荷载下顺桥向正负交变剪应力引起。
  2、结合移动荷载特性与装配式简支梁桥结构特性,分析了轴载数、水平力以及横向连接失效对铺装层受力特性影响。结果表明轴载数增加会使铺装层顺桥向压应力与粘结层水平向剪应力发生大幅增长,水平力的存在会使铺装层顺桥向压应力与粘结层顺桥向剪应力发生明显增长,横隔板能有效降低铺装层受拉破坏与粘结层受剪破坏的几率。
  3、开展了移动荷载下铺装层病害影响因素研究。发现铺装层正应力与粘结层剪应力峰值与车速和跨径呈负相关,与超载呈正相关。
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