简支箱梁桥面沥青混凝土铺装力学特性有限元分析

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1、2013．NO．7第12卷总第117期道桥工程19doi：10．3969~．issn．1671-9107．2013．07．019简支箱梁桥面沥青混凝土铺装力学特性有限元分析FiniteElementAnalysisonMechanicalCharacteristicsofBituminousConcretePavementofBridgeDeckwitllSimplySupportedBox—girder赵伟(重庆经济技术开发区管理委员会建设管理局，重庆401336)摘要：谊文利用有限元数值模拟方法对简支箱粱桥沥

2、青混凝土桥面铺装进行分析。计算不同弹性模量及铺装层厚度时铺装层间应力变化规律。认识沥青混凝土桥面铺装层受力基本特性，得出铺装层厚度的合理范围，指导沥青混凝土桥面铺装层的设计和施工。关键词：有限元法；沥青混凝土；应力分析；桥面铺装厚度；弹塑性构件静力学；ANSYS；箱形粱桥中圈分类号：U443．33文献标识码：A文章编号：1671—9107(2013)07—0019-03Abstract：Withfiniteelementstressanalysisnumericalsimulation，bituminouscon

3、cretepavementofbridgedecktllsimplysupportedbox-girderisanalyzedandstressvariationruleofpavementlayer、thdiferentelasticitymodulusanddiferentthicknessisobtained．Basicmechanicalcharacteris—tiesofbituminousconcretepavementarean~yzedandreasonablethicknessrangeisgo

4、t．Itcanofersomereferencesforsimilarproje~s．Keywords：finiteelementmethod；bituminousconcrete；stressanalysis；pavementlayer；elasticandplasticcomponentstatics；ANSYS；boxgirderbridge近年来，全国各地不少桥梁刚刚建成不久，桥面就出现了的两种单元形状。桥面铺装层及桥面板主梁均采用ANSYS软严重的破损、开裂、坍塌、坑槽、拥包等病害，引起各地道路建件程序

5、中的三维实体结构单元——SOLID45单元。SOLID45设部门对桥面铺装质量现状的重视。桥面铺装是铺设在水泥单元本身是8节点的块体单元，每个结点有3个自由度川。混凝土桥面板上的，在受力方面属于较特殊的复合结构，不同建立20m简支混凝土箱梁模型，桥面板宽8m，梁高2m，具于一般的路面结构。在荷载作用下，铺装层的受力情况很复体尺寸见图1。混凝土弹性模量E=30GPa，泊松比取O．2，密度杂。特别是目前对水泥混凝土桥梁沥青混凝土铺装的研究不取为2500kg／m。。桥面铺装采用沥青混凝土，泊松比取O．25，够深入，沥青

6、混凝土桥面铺装病害较多。本文采用常见的混凝密度取~2000kg，m。。土箱梁桥作为分析模型．通过计算．认识沥青混凝土桥面铺装层受力基本特性。分析不同弹性模量及铺装层厚度时铺装层受力状态，并给出铺装层厚度的合理范围。有限元法是利用电子计算求解的一种数值分析方法．它已经被广泛应用于工程技术领域中。可以说几乎所有的弹塑性构件静力学和动力学问题都能够用它求得相当满意的数值结果。本文采用大型有限元通用计算软件ANSYS进行分析。目前ANSYS已经成为土木建筑行业分析软件的主流软件之一。圈1箱梁横截面尺寸在各种工程实际和理论

7、分析中得到广泛的应用。本文主要使本文侧重于受力特性分析。取一种工况，荷载取汽一超20用结构静力分析功能。后轴加载，按照规范，简支梁桥在跨中按照偏载形式布载为最不利[2]。故在跨中距翼缘0．5m处横向布置两个轴栽。每个车轮1有限元模型的建立着地面积宽0．6m，长0．2m。单个车轮重140kN，故将每个车轮荷载换算成1．2MPa的面力在0．6mx0．2m的范围内加载。布载形式见图2。由于箱形梁桥具有非常明显的优越性，使其在桥梁结构X中得到了广泛的应用，故本文选取简支箱形梁桥进行计算，使L-ZI1／2一——育——一母其

8、具有广泛的代表性。————岳————m对于空间受力问题，ANSYS程序提供了四面体和六面体I1／2收稿la期：2013—05—27作者简介：赵伟(1982一)，男，山东荷泽人，研究生，工程师，主要从事房屋建筑和市政工程方面的管理工作。图2桥面布载形式重庆建筑20ChongqingArchitecture铺装层和桥面板之间利用节点的耦合处理来模拟两者之根据表中计算数据，通过