文档介绍：东南大学
博士学位论文
钢桥面铺装力学性能指标与优化设计方法研究
姓名:徐勋倩
申请学位级别:博士
专业:道路与铁道工程
指导教师:黄卫
20070401
摘要钢桥面铺装力学’陛能指标与优化设计方法研究研究生:徐勋倩学号:导师:黄卫教授洗笱Ы煌ㄑг航漳暇在回顾钢桥面沥青铺装研究的基础上,对钢桥面沥青铺装的力学行为和结构优化设计进行研究。基于通用有限元软件的二次开发技术,完成了箱粱段形式的钢桥面沥青铺装有限元建模工作。、拉应变、局部挠跨比、竖向位移以及钢板与铺装层间剪应力等墓丶蛩亍4庸こ淌践、结构受力特点、试验研究和使用条件等角度出发,提出了钢桥面沥青铺装的力学性能控制指标结构设计指标阂皇瞧套安憷αΓ瞧套安惚砻婢植磕涌绫取S烧皇捣抡媸匝榻峁ü步线性回归分析建立了单层、双层钢桥面沥青铺装力学性能控制指标的理论计算通式。应用损伤力学方法推导出钢桥面沥青铺装复合结构的疲劳寿命预测公式和轴载换算方法。从钢桥面沥青铺装的实际工作状态出发,结合钢桥面沥青铺装力学性能控制指标计算式和疲劳寿命预测公式,给出了钢桥面沥青铺装结构优化设计数学模型。针对模型离散变量优化设计特点,引入了蚂蚁算法的精英蚂蚁寻优策略。最后,提出了钢桥面沥青铺装结构优化设计的基本方法和思路,并以一个工程实例验证了优化设计方法的可行性和合理性。关键词:钢桥面沥青铺装,力学性能指标,正交设计,逐步线性回归,理论计算式,疲劳寿命预测,蚂蚁算法,优化设计方法
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研究生签名:缘益研究生签名:ィ呵当东南大学学位论文独创性声明东南大学学位论文使用授权声明日期:乏型:』男刊登畚牡娜ú炕虿糠帜谌荨B畚牡墓ú包括刊登谌ǘ洗笱а芯可喊炖怼导师签名:期:本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所傲的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布日
第一章前言钢桥面沥青混合料铺装概况钢桥面沥青混合料铺装特点钢箱梁主要由项板、底板、腹板和加劲构件构成,兼作桥面之用的项板内侧通常焊接纵向加劲肋,横肋蚝岣舭、纵隔板等构成钢桥面板的正交异性。这种形式的钢桥面板具有构件质量轻、运输与铺设方便、施工周期短、造价低、性能优良等优点。另外,焊接构成正交异性钢桥面板的纵向加劲肋一般分为开口纵向加劲肋和闭口纵向加劲肋,其中开口加劲肋截面主要形式有平板型、魏偷筎形:闭口加劲肋截面主要形式有梯形、矩形、魏蚒形等。由于闭口加劲肋抗弯刚度和抗扭刚度较高、能改善整个钢桥面板的受力状态而成为正交异性钢桥面板首选的纵向加劲肋截面形式捌。世纪年代兴起的正交异性钢桥面板最早用于军事目的,当时直接用作行车道面,如今正交异性钢桥面板已广泛应用于民用桥梁。为了保护桥面板,提高桥梁使用寿命、行车舒适性与安全性,减少振动与噪声等,以及提高经济效益和社会效益,必须在钢桥面板上加铺装层。按照桥面铺装类型可以分为:水泥混凝土铺装和沥青混凝±、变形协调性好、与桥面板粘着性能好、易于维修以及行车舒适等优点,正交异性铜桥面板大多数采用沥青混合料铺装。不同于一般公路沥青混凝土路面,钢桥面沥青混合料铺装是直接铺设在正交异性钢桥面板上。由于正交异性钢桥面板柔度大,以及在行车荷载、温度变化、风载及地震等因素影响下。特别是它还受到桥梁结构变形的影响,其受力和变形较公路路面或机场道面复杂得多。尤其在重型车辆荷载作用下,钢桥面板局部变形更大、更复杂,位于各纵向加劲肋、纵隔板、横肋蚝岣舭与桥面板焊接处出现明显的应力集中,这使铺装层受力更为不利。同时钢桥面板夏季温度高、防水防锈及层间结合问题等等,这些都决定了钢桥面铺装具有一般公路沥青混凝土路面所没有的特点智琶媪で嗷旌狭掀套安幌窆妨で嗷炷谅访婺茄哂新坊牖憬峁梗侵苯悠讨正交异性钢桥面板上。因此,正交异性钢桥面板本身的变形、位移、振动等都直接影响铺装层的工作状态。智琶嫫套安愕氖芰δJ接胍话懔で嗷炷谅访娴氖芰δJ讲煌S捎诩泳⒗叩募泳⒅熳用,在车辆荷载作用下,加劲肋、横肋蚝岣舭、纵隔板项部的铺装层表面出现负弯矩,铺装层最大拉应力或应变