粘结层特性对正交异性钢桥面铺装受力的影响

图 ２ 梯形加劲肋细部尺寸 收稿 日 期： ２ ０ １ ３ － ０ ４一 ｏ ９
图４ 纵向荷位作用图
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作者简介 ： 徐菁（ １ ９ ８ ７ 一） ， 女， 硕士研究生 ， 主要从 事道路 与铁道工程方 向研究 ； 张 磊（ １ ９ ７ ７一 ） ， 男， 讲师 。 主要从事道路与铁 道工程方 向
研究 ； 丁建明（ １ ９ ６ ３ 一） ， 男， 高级工程 师 ， 主要从事道路与铁道工程方 向研究。
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总第 ２ ３ ２期
黑龙江交通 科技
第 ６期
以双轮均布荷载 的中心连线 的中心点作为控制点 ， 横 向 荷位作用位置如 图 ５所示 。 。荷位 １ 表示 双轮荷 载的 中心作 用在一个梯形肋 的中心 ； 荷位 ２表示双轮荷载的 中心作用 在 个梯形肋顶 ； 荷位 ３ 表示 双轮荷 载中有一个 轮胎正好完全 作用在梯形肋 上 （ 轮胎 内侧 正 好作 用在 梯 形肋 顶 ） ； 荷位 ４ 表示双轮荷载 中心作用在两个梯形肋 之间的 中点。
成型 的填缝料
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图１ 典型钢桥面铺装结构 形式
１ 正交异性钢桥面铺装分析模型 １ ． １ 有限元模型建立 本文利用通用有 限元 软件 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ 对局部 梁端进行 力 学分析 ， 取沥青混凝土铺 装层 、 粘结层 和正交 异性 钢桥 面板 作为计 算模 型 ， 包括 四块横隔板和 ５个梯形加劲肋 。取桥 长 ９ ． ０ ２ ｍ（ 横隔板 间距 为 ３ ． ０ ｍ） ， 宽３ ． ０ ｍ， 钢板 、 梯形加劲肋 、 横隔板 和纵梁均 采用 １ ６ Ｍ ｎ ｑ 钢材， 钢板 、 横隔板厚度分别取 １ ４ ｍ ｍ 、 １ ０ ｍ ｍ， 其 弹性 模 量 Ｅ＝ ２ １ ０ ０ ０ ０ Ｍ Ｐ ａ ， 泊 松 比 ＝ ０ ． ２ ５ 。 沥青铺装层厚 度为 ５ ５ ｍ ｍ， 其弹性模量 Ｅ＝ １ ２ ０ ０ Ｍ Ｐ ａ ， 泊松比 ＝ ０ ． ３ ， 梯形加 劲肋 的细部 尺 寸如 图 ２所示 。模 型 中采用线性缩减积分 Ｃ Ｓ Ｄ ８ Ｒ单元 。
注入的填缝料 防水层 粘结层
交通组成中的车辆类型是大跨径钢桥 面铺装设计 中必须 考虑的因素 ， 但是 目 前还没有针对钢桥面铺装设计规定标准的 轮载形式， 国内外研究中主要采用单轮均布荷载和双轮均布荷 载两种形式。在进行有限元模型分析时， 将规范规定的轮胎接 地形状由圆面积等效转换为标准轴载 ， 主要是保持两轮中心间 距不变 ， 将双轮组换算成两个正方形荷载作为作用面积 ， 每个正 方形面积为 ２ ０ ０ Ｉ ｎ ｍ ｘ ２ ０ ０ ｏ ｔ ｎ ｉ 。取标准轴载 １ ０ ０ ｋ Ｎ， 轮胎胎压为 ０ ． ７ Ｍ Ｐ ａ ， 考虑到 目 前国内的严重 的超载现象 ， 本文计算荷载采 用３ ｏ ％的超载情况， 并考虑 ３ ｏ ％的冲击系数 ， 根据计算得， 压强 采用 ０ ． ９ ｈ 妇 ） ８ 。水平荷载等于竖向荷载乘以车轮与桥面问的摩 擦系数， 汽车紧急制动时摩擦系数 ｆ 一般为 ０ ． ３ 一 Ｏ ． ５ ， 本文取 ｆ ＝ ０ ． ５ ， 即水平荷载Ｙ ａ － ￣ ｏ ． ４ ５ ＾ 扣 Ｐ ８ 。
１ ． ２ 荷 载条 件 及 最 不利 荷 位 确 定
典 型的钢 桥面铺 装 结构 如 图 １ 所示， 主 要 由铺装 上层 （ 表层 ） 、 封层 、 铺装 下层 （ 下层 ） 、 防水 层 以及 粘 结层 组 成 。 粘结层是钢桥面铺装 的重要组成部 分 ， 它将铺装层与钢桥面 板粘结成一个整体 ， 充分发挥铺装层与钢板的复合作用 。铺 装层和钢板 以及铺装 的上下层之 间的粘结力 较小 ， 在行车荷 载 的反复作用下 ， 铺 装层 与刚桥面板之间抵抗水平剪切能力 较弱 ， 在水平方向上将产生 相对位 移 ， 从 而发生 剪切 变形 以 导致脱层等病害。因此 ， 对粘结层研究 并确定其对钢桥面铺 装受力 的影 响是十分必要 的。
钢桥面铺装的受力影响 。研究结果表 明设置粘结层对整个桥面铺装的受力是有利 的。以层 间剪应 力作 为指
标， 粘结层材料泊松比增大时， 层间最大剪应力会有一定减小但剪应变有一定的增加， 此外 ， 层间最大剪应力 也会随着粘结层材料模量 的减小而 减小。粘结层厚度的增加也使得层问的剪应力和剪应变都有所 减小。以
上的这些钢桥面铺装的受力影响也为工程应用 中粘结层材料的选择提供一定的理论依据 。 关键词 ： 粘结层 ； 有限元法 ； 钢桥 面铺 装 ； 受力分析
中图分类号 ： Ｕ ４ ４ ３ ． ３ 文献标 识码 ： Ｃ 文章编号 ： １ ０ ０ ８— ３ ３ ８ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ 一ｏ ０ ８ ｌ — Ｏ ３
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图 ３ 轮胎接地面积
大跨径钢桥的纵向尺寸远大于其横向尺寸， 钢箱梁结构
模 型中横 隔板 间距 （ ３ ０ ０ ０ ｍ ｍ） 也 是纵 向加劲肋 问横 向间距 （ ６ ０ ０ ｍ ｍ ） 的５ 倍 。因此 轮载对 纵 向最不利 荷位影 响较小 ， 取 纵向跨 中为纵 向最 不利荷 位。仅讨论 在不 同轮载作用下 横 向最不利荷位 。
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粘 结 层 特 性对 正 交异 性 钢桥 面铺 装 受 力 的影 响
徐 菁 ， 张 磊。 ， 丁建明’ （ １ ． 东南大学交通学院 ； ２ ． 东南大学 Ｉ Ｔ Ｓ中心 ； ３ ． 东南大学交通规划设计研 究院 ） 摘 要： 为了研究 粘结 层对正交异性 钢桥面铺装 受力 的影 响 ， 应 用有 限元 软件 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ对 钢桥 面铺装 的局 部梁段进行模拟 ， 探讨 是否设 置粘结层 以及粘结层材料的计 算参 数（ 泊 松 比和模 量） 和粘结层厚 度的改变对