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薄层沥青混凝土在桥面铺装中的力学响应

赵岩荆 房涛 倪富健 曹进

赵岩荆, 房涛, 倪富健, 曹进. 薄层沥青混凝土在桥面铺装中的力学响应[J]. 交通运输工程学报, 2010, 10(3): 1-9. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.03.001
引用本文: 赵岩荆, 房涛, 倪富健, 曹进. 薄层沥青混凝土在桥面铺装中的力学响应[J]. 交通运输工程学报, 2010, 10(3): 1-9. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.03.001
ZHAO Yan-jing, FANG Tao, NI Fu-jian, CAO Jin. Mechanical responses of thin-layer asphalt concrete utilized in bridge deck pavement[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2010, 10(3): 1-9. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.03.001
Citation: ZHAO Yan-jing, FANG Tao, NI Fu-jian, CAO Jin. Mechanical responses of thin-layer asphalt concrete utilized in bridge deck pavement[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2010, 10(3): 1-9. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.03.001

薄层沥青混凝土在桥面铺装中的力学响应

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.03.001
基金项目: 

安徽省2008年交通科技进步计划项目 20081248-10

交通运输行业联合科技攻关项目 2009-353-334-410

详细信息
    作者简介:

    赵岩荆(1983-), 男, 江苏宜兴人, 东南大学工学博士研究生, 从事桥面铺装研究

    倪富健(1968-), 男, 江苏南通人, 东南大学教授, 工学博士

  • 中图分类号: U443.33

Mechanical responses of thin-layer asphalt concrete utilized in bridge deck pavement

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  • 摘要: 采用ABAQUS有限元分析软件, 建立水泥混凝土箱梁桥与工字梁桥三维整体有限元模型, 分别研究了不同厚度薄层沥青混凝土铺装层在车辆荷载和温度荷载作用下的力学响应, 以及铺装层自重对桥梁结构内力的影响。研究结果表明: 在车辆荷载作用下, 铺装层厚度由4 cm增加至12 cm时, 箱梁桥与工字梁桥铺装层最大竖向剪应力分别增长了约72%与40%, 因此, 薄层铺装能够降低层内竖向剪应力水平, 有利于缓解车辙病害的发展; 在温度荷载作用下, 铺装层厚度对层内拉应力及层底剪应力的影响并不明显, 力学指标基本处于同一水平; 在重力荷载作用下, 厚度为4 cm的薄层铺装相对于12 cm的铺装层能够分别降低箱梁桥桥体内部最大Mises应力及最大主拉应力19.62%与17.70%, 而对于工字梁桥而言, 能够分别降低应力水平13.79%与10.16%, 从而改善了桥梁结构受力状况。可见, 薄层沥青混凝土应用于桥面铺装具有良好的力学可行性, 在综合考虑环境与材料性能的基础上可在实际工程中推广应用。

     

  • 图  1  工字梁桥有限元模型

    Figure  1.  Finite element model of flanged girder bridge

    图  2  箱梁桥有限元模型

    Figure  2.  Finite element model of box girder bridge

    图  3  车辆荷载尺寸

    Figure  3.  Sizes of vehicle load

    图  4  车队纵向行进

    Figure  4.  Longitudinal moving of vehicles

    图  5  纵向移动荷载下的箱梁桥铺装层力学响应

    Figure  5.  Mechanical responses of box girder bridge pavement under longitudinal vehicle load

    图  6  纵向移动荷载下的工字梁桥铺装层力学响应

    Figure  6.  Mechanical responses of flanged girder bridge pavement under longitudinal vehicle load

    图  7  车队荷载横向移动

    Figure  7.  Transverse moving of vehicles

    图  8  横向移动荷载下的箱梁桥铺装层力学响应

    Figure  8.  Mechanical responses of box girder bridge pavement under transverse vehicle load

    图  9  横向移动荷载下的工字梁桥铺装层力学响应

    Figure  9.  Mechanical responses of flanged girder bridge pavement under transverse vehicle load

    图  10  移动荷载作用下箱梁桥铺装层力学响应

    Figure  10.  Mechanical responses of box girder bridge pavements under moving load

    图  11  移动荷载作用下工字梁桥铺装层力学响应

    Figure  11.  Mechanical responses of flanged girder bridge pavements under moving load

    图  12  温度荷载作用下铺装层力学响应

    Figure  12.  Mechanical responses of pavements under thermal load

    图  13  路面自重对桥梁受力状况的影响

    Figure  13.  Effect of pavement gravities on mechanical responses of bridges

    表  1  材料及结构参数

    Table  1.   Material and structure parameters

    材料 模量 泊松比 密度/ (kg·m-3)
    钢筋水泥混凝土 36 GPa 0.166 7 2 551
    防水混凝土铺装 30 GPa 0.166 7 2 551
    沥青混凝土 2 500 MPa 0.35 2 300
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    表  2  车辆荷载主要技术指标

    Table  2.   Main technical indices of vehicle load

    项目 技术指标
    前轮着地宽度及长度 0.3 m×0.2 m
    前轴重力标准值/kN 30
    前轮胎压计算值/MPa 0.25
    中、后轮着地宽度及长度 0.6 m×0.2 m
    中轴重力标准值 2×120 kN
    后轴重力标准值 2×140 kN
    中轮胎压计算值/MPa 0.50
    后轮胎压计算值/MPa 0.58
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2010-02-10
  • 刊出日期:  2010-06-25

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