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钢桥桥面铺装层间剪应力影响因素及简化计算

顾兴宇 吴一鸣

顾兴宇, 吴一鸣. 钢桥桥面铺装层间剪应力影响因素及简化计算[J]. 交通运输工程学报, 2007, 7(3): 70-75.
引用本文: 顾兴宇, 吴一鸣. 钢桥桥面铺装层间剪应力影响因素及简化计算[J]. 交通运输工程学报, 2007, 7(3): 70-75.
Gu Xing-yu, Wu Yi-ming. Influence factors and simplified calculation of interbedded shear stress of asphalt paving on steel bridge[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2007, 7(3): 70-75.
Citation: Gu Xing-yu, Wu Yi-ming. Influence factors and simplified calculation of interbedded shear stress of asphalt paving on steel bridge[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2007, 7(3): 70-75.

钢桥桥面铺装层间剪应力影响因素及简化计算

基金项目: 

国家西部交通建设科技项目 200231800030

详细信息
    作者简介:

    顾兴宇(1976-),男,江苏泰兴人,东南大学副教授,工学博士,从事路面结构及材料研究

  • 中图分类号: U443.33

Influence factors and simplified calculation of interbedded shear stress of asphalt paving on steel bridge

More Information
    Author Bio:

    Gu Xing—yu(1976-), male, EngD, associate professor, +86-25-83795979, guxingyul976@163.com

  • 摘要: 为了减小钢桥桥面铺装层间剪应力, 建立桥面系三维有限元计算模型, 分析了不同荷位、钢板厚度、U肋开口宽度、铺装厚度、铺装模量、层间接触条件以及轴载大小对铺装层间纵横向剪应力的影响, 推导了实用的应力简化计算公式。研究发现桥面板不均匀变形使得铺装层间剪应力远大于同条件下的路面结构; 影响显著的因素依次为轴载大小、钢板厚度、U肋开口宽度以及铺装参数; 层间完全光滑有利于抗剪, 但降低了桥面系整体刚度; 控制重载, 加强桥面系刚度与选择柔性层间粘结材料是减小层间剪应力的有效措施。

     

  • 图  1  计算模型

    Figure  1.  Calculation model

    图  2  加载位置

    Figure  2.  Load positions

    图  3  桥面板厚度对剪应力的影响

    Figure  3.  Influence of deck thickness on shear stress

    图  4  U肋开口宽度对剪应力的影响

    Figure  4.  Open width influence of U shape rib on shear stress

    图  5  铺装厚度对剪应力的影响

    Figure  5.  Influence of paving thickness on shear stress

    图  6  铺装模量对剪应力的影响

    Figure  6.  Influence of paving modulus on shear stress

    图  7  铺装参数对剪应力的影响

    Figure  7.  Influences of paving parameters on shear stress

    图  8  层间接触条件对剪应力的影响

    Figure  8.  Influences of contact conditions on shear stress

    图  9  水平荷载对剪应力的影响

    Figure  9.  Influences of horizontal loads on shear stress

    图  10  竖向荷载对剪应力的影响

    Figure  10.  Influence of vertical load on shear stress

    表  1  计算参数

    Table  1.   Calculation parameters

    顶板板厚/mm 12
    横隔板板厚/mm 10
    横隔板间距/mm 3200
    顶板U形加劲肋 上口宽度/mm 300
    下口宽度/mm 169
    高度/mm 280
    间距/mm 600
    板厚/mm 6
    铺装层厚度/mm 50
    铺装层材料模量/GPa 1
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    表  2  不同横向荷位对应剪应力

    Table  2.   Shear stresses at different transverse load positions  MPa

    横隔板跨中位置 最大横向剪应力 最大纵向剪应力
    横向荷位1 0.239 0.185
    横向荷位2 0.643 0.335
    横向荷位3 0.265 0.192
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    表  3  不同纵向荷位对应剪应力

    Table  3.   Shear stresses at different longitudinal load positions

    距横隔板位置/m 最大横向剪应力/MPa 最大纵向剪应力/MPa
    1.6 0.643 0.335
    0.8 0.643 0.330
    0.4 0.648 0.330
    0.3 0.650 0.330
    0.2 0.647 0.330
    0.1 0.625 0.331
    0.0 0.628 0.324
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    表  4  不同桥面板厚度对应剪应力

    Table  4.   Shear stresses aimed at different deck thicknesses

    桥面板厚度/m 0.010 0.012 0.014 0.016
    最大横向剪应力/MPa 0.809 0.643 0.517 0.434
    最大纵向剪应力/MPa 0.394 0.335 0.289 0.256
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    表  5  不同U肋开口宽度对应剪应力

    Table  5.   Shear stresses aimed at different open widthes of U shape rib

    U肋开口宽度/m 0.3 0.4 0.5
    最大横向剪应力/MPa 0.643 0.751 0.800
    最大纵向剪应力/MPa 0.335 0.375 0.384
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    表  6  不同横隔板间距对应剪应力

    Table  6.   Shear stresses aimed at different cross-beam spaces

    横隔板间距/m 2.4 2.8 3.2 3.6 4.0
    最大横向剪应力/MPa 0.641 0.642 0.643 0.644 0.645
    最大纵向剪应力/MPa 0.335 0.335 0.335 0.337 0.333
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    表  7  不同铺装厚度对应剪应力

    Table  7.   Shear stresses aimed at different paving thicknesses

    铺装层厚度/cm 3 5 6 8 10 12
    最大横向剪应力/MPa 0.651 0.643 0.592 0.522 0.456 0.397
    最大纵向剪应力/MPa 0.304 0.335 0.326 0.296 0.262 0.231
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    表  8  不同铺装层模量对应剪应力

    Table  8.   Shear stresses aimed at different paving moduli  MPa

    铺装层模量 500 1000 1500 2000 4000 10000 15000
    最大横向剪应力 0.465 0.643 0.753 0.827 0.977 1.150 1.198
    最大纵向剪应力 0.263 0.335 0.381 0.414 0.488 0.567 0.595
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    表  9  不同竖向荷载对应剪应力

    Table  9.   Shear stresses aimed at different vertical loads

    胎压/MPa 0.707 0.979 1.305 1.632
    对应的后轴载/t 13 18 24 30
    最大横向剪应力/MPa 0.643 0.890 1.187 1.484
    最大纵向剪应力/MPa 0.335 0.464 0.618 0.773
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  • 收稿日期:  2006-11-24
  • 刊出日期:  2007-06-25

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