大跨径桥梁钢桥面铺装设计理论与方法PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1 国内外大跨径桥梁建设 1

1.1.1 斜拉桥 1

1.1.2 悬索桥 4

1.2 加劲梁常用结构形式 6

1.2.1 斜拉桥常用加劲梁结构 6

1.2.2 悬索桥常用加劲梁结构 9

1.3 正交异性板桥面铺装 12

1.4 钢桥面铺装常用材料 15

1.4.1 浇注式沥青混凝土 16

1.4.2 改性沥青SMA 17

1.4.3 环氧沥青混合料 18

1.5 钢桥面铺装破坏类型 20

参考文献 25

第2章 钢桥面铺装的基本使用条件 27

2.1 气候条件 28

2.2 交通条件 33

2.3 铺装结构受力和变形特点 37

2.3.1 正交异性钢桥面铺装的特点 37

2.3.2 正交异性钢桥面铺装层的力学分析方法 39

2.3.3 国内外常用的钢桥面铺装层结构形式 42

参考文献 44

3.1.2 常用桥面铺装材料及其设计 47

3.1.1 铺装层材料基本要求 47

第3章 钢桥面铺装材料的基本要求与设计 47

3.1 钢桥面铺装材料的基本要求 47

3.1.3 沥青混合料的力学性能分析 49

3.2 浇注式沥青混合料 51

3.2.1 国外浇注式沥青混合料设计 51

3.2.2 东南大学桥面铺装课题组设计方法 55

3.3 改性沥青SMA 58

3.3.1 美国SMA的设计方法 58

3.3.2 国内SMA的设计 61

3.4 环氧沥青混合料 69

3.4.1 原材料的技术指标 70

3.4.2 环氧沥青混合料配合比设计 73

3.5 设计示例 74

3.5.1 浇注式沥青混合料设计示例 75

3.5.2 环氧沥青混合料设计示例 85

参考文献 96

第4章 钢桥面铺装体系的静荷载响应 98

4.1 桥面铺装体系分析 98

4.2 钢箱梁铺装体系有限元分析的基本原理 100

4.3 钢箱梁铺装体系有限元分析的基本参数 102

4.3.1 钢箱梁的类型及尺寸 102

4.3.2 车辆荷载图式及简化 104

4.3.3 计算荷载位置和有限元模型 109

4.4 钢箱梁铺装体系受力特性 110

4.4.1 不设纵隔板的钢桥面铺装体系有限元计算结果分析 111

4.4.2 铺装层表面最大横向拉应力或应变最不利荷位 111

4.4.3 铺装层表面最大纵向拉应力或应变最不利荷位 116

4.4.4 铺装层表面最大竖向位移及加劲肋局部挠跨比 117

4.5 钢箱梁结构参数与对铺装层受力的影响分析 119

4.5.1 纵隔板两侧加劲肋上口宽度u对铺装层受力的影响分析 120

4.5.2 纵隔板两侧加劲肋高度h对铺装层受力的影响分析 121

4.5.3 纵隔板两侧加劲肋厚度t对铺装层受力的影响分析 124

4.6 钢箱梁单层铺装体系力学性能控制指标回归分析 127

4.6.1 未设纵隔板钢桥面单层铺装体系铺装层表面最大拉应力计算公式 128

4.6.2 未设纵隔板钢桥面单层铺装体系铺装层表面局部挠跨比计算公式 138

4.6.3 钢桥面单层铺装体系纵隔板上方铺装层表面最大拉应力计算公式 147

4.7 钢箱梁双层铺装体系荷载响应回归分析 153

4.7.1 未设纵隔板钢桥面双层铺装体系铺装层表面最大拉应力计算公式 153

4.7.2 未设纵隔板钢桥面双层铺装体系铺装层表面局部挠跨比计算公式 159

4.7.3 钢桥面双层铺装体系纵隔板上方铺装层表面最大拉应力计算公式 164

4.7.4 算例 168

参考文献 169

第5章 钢桥面铺装层动力响应 172

5.1 铺装层动力分析的基本理论 172

5.1.1 三维弹性动力学方程 173

5.1.2 动力有限元方法的求解步骤 174

5.1.3 模态分析基础 176

5.1.4 动力方程的求解 177

5.2 车辆动荷载的简化 178

5.2.1 移动荷载模型 179

5.2.2 移动质量模型 180

5.2.3 移动车辆模型 180

5.3 铺装层表面不平整度的模拟 181

5.3.1 功率谱密度 181

5.3.2 IRI与PSD的转换 183

5.4 铺装层有限元基本假设及模型 185

5.5.1 不同IRI时铺装层动力响应 186

5.5 铺装层的动荷载响应 186

5.5.2 不同车速时铺装层的动力响应 188

5.5.3 不同弹性模量时铺装层的动力响应 188

5.5.4 不同厚度时铺装层的动力响应 189

参考文献 190

第6章 钢桥面铺装温度应力分析 192

6.1 路面温度应力分析基本假定 192

6.2 二维弹性层状理论体系温度应力 193

6.3 黏弹性体系的温度应力 202

6.3.1 黏弹性层状体系的基本假设 202

6.3.2 黏弹性层状体系温度应力推导 202

6.4.1 沥青混合料的温度收缩系数 205

6.4 沥青混合料的参数 205

6.4.2 沥青混合料的应力松弛模量 206

6.5 钢桥面铺装层温度应力分析 209

6.5.1 钢桥面铺装层温度应力计算 209

6.5.2 周期性变化的温度应力 210

6.5.3 连续降温对钢桥面铺装层温度应力的影响 212

6.5.4 不同降温速率对钢桥面铺装层表面温度应力的影响 212

6.5.5 铺装层厚度变化对其温度应力的影响 213

参考文献 215

第7章 钢桥面铺装车辙分析 217

7.1 铺装材料的高温稳定性 218

7.2.1 沥青路面车辙破坏机理 220

7.2 车辙形成与机理 220

7.2.2 钢桥面铺装层车辙形成机理及影响因素 222

7.3 铺装层车辙控制指标及预估模型 223

7.3.1 沥青路面和钢桥面铺装层车辙控制指标及容许值 223

7.3.2 钢桥面铺装层车辙预估模型 225

7.4 超载车辆对钢桥面铺装高温性能的影响 232

7.4.1 钢桥面铺装的超载车辆分析 232

7.4.2 超载车辆对钢桥面铺装高温性能的影响 234

7.5 算例分析 235

参考文献 236

第8章 钢桥面铺装材料和铺装结构的疲劳特性 238

8.1.1 沥青混合料疲劳特性的基本分析方法 239

8.1 铺装层材料的疲劳特性 239

8.1.2 铺装材料的疲劳特性试验及分析 240

8.2 铺装复合结构的疲劳特性 244

8.2.1 复合梁疲劳试验模型 244

8.2.2 复合梁模量试验 248

8.2.3 复合梁极限加载试验 250

8.2.4 复合梁疲劳性能 253

8.3 能量法分析桥面铺装的疲劳特性 257

8.3.1 沥青混合料的滞后回路与能耗 257

8.3.2 沥青混合料疲劳特性的能耗分析 258

8.3.3 钢桥面铺装体系疲劳寿命预测方法及其应用 259

8.4.1 损伤力学中的疲劳损伤模型简介 263

8.4 损伤断裂力学分析桥面铺装的疲劳特性 263

8.4.2 沥青混合料铺装层的疲劳损伤特性分析 264

8.4.3 钢板与沥青混合料铺装复合结构的疲劳损伤特性分析及寿命预测 267

参考文献 271

第9章 钢板防腐涂装与铺装结构黏结层 273

9.1 钢板防腐涂装 274

9.1.1 国外防腐涂装的发展 275

9.1.2 国内防腐涂装的发展 277

9.2 黏结层材料及技术要求 280

9.2.1 国外常用的黏结层的发展 281

9.2.2 国内黏结层的发展 282

9.2.3 钢桥面黏结层的种类 283

9.2.4 黏结铺装层的功能 284

9.2.5 黏结层的技术要求 286

9.3 黏结层计算及试验 288

9.3.1 黏结层的力学分析 288

9.3.2 力学分析模型 288

9.3.3 最不利荷位分析 290

9.3.4 设置防水黏结层分析 291

9.3.5 水平荷载分析 292

9.3.6 黏结层的试验 293

参考文献 297

第10章 钢桥面铺装体系轴载换算方法 299

10.1 铺装层疲劳开裂和车辙破坏分析 300

10.1.1 疲劳开裂 300

10.1.2 车辙 301

10.1.3 推移和拥包 302

10.2 路面设计中的轴载换算方法 302

10.2.1 AASHTO轴载换算方法 303

10.2.2 我国《公路沥青路面设计规范》中的轴载换算方法 305

10.3 基于疲劳等效的钢桥面铺装体系轴载换算 306

10.3.1 以铺装层表面最大拉应力或拉应变为设计指标的轴载换算方法 306

10.3.2 以铺装层与钢板间最大剪应力为设计指标的轴载换算方法 308

10.3.3 单轴双轮组不同轴载间换算指数的确定 309

10.3.4 其他轴型和轮组轴载换算为单轴双轮组轴载的方法 310

10.4 基于车辙等效的轴载换算 313

10.4.1 壳牌车辙预估中的轴载换算方法 314

10.4.2 基于车辙等效的钢桥面铺装体系轴载换算方法 314

参考文献 316

第11章 钢桥面铺装设计与优化 318

11.1 钢桥面铺装设计的主要内容 318

11.2 钢桥面铺装设计的参数指标 319

11.2.1 铺装设计的环境参数 319

11.2.3 铺装结构破坏控制指标 321

11.2.2 铺装设计的交通参数 321

11.2.4 铺装材料设计指标 323

11.2.5 黏结层设计指标 324

11.3 钢桥面铺装设计的流程 325

11.4 钢桥面铺装体系优化设计 325

11.4.1 设计对象 327

11.4.2 状态对象 327

11.4.3 目标对象 329

11.4.4 优化数学模型 331

11.4.5 优化算法 332

11.5 算例 334

参考文献 337