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摘 要

近年来，随着国家交通设施建设的快速发展，公路建设中钢箱梁桥的建设步伐越来越快。钢箱梁桥因具有施工成本低、工期短等优势而得到广泛应用。由于国内特殊的交通条件、气候状况，钢桥面铺装在使用年限内出现提前破坏的现象屡见不鲜。

本文首先归纳了国内外常用的铺装材料和铺装方案，并对其特点做了总结。而后从桥梁使用情况角度分析出铺装层病害发展的一般规律，并对钢箱梁桥面铺装的要求做了简要介绍。

本文利用有限元软件，分析了基于正交异性钢板的组合式钢桥面铺装方案在不同加载情况下铺装层各控制应力和最不利加载位置，并研究不同结构参数的铺装层在荷载下的响应规律，根据分析结果及实践经验给出了一种合适的中小跨径钢桥面铺装方案。

关键词:钢桥面铺装；正交异性钢桥面板；有限元分析；应力分析；结构参数

Abstract

In recent years, with the rapid development of the construction of national transportation facilities, the pace of construction of steel box girder bridges in highway construction is getting faster and faster. Steel box girder bridges are widely used because of their advantages of low construction cost and short construction period. Due to special traffic conditions and climatic conditions in China, it is not uncommon for steel bridge deck pavements to appear to be prematurely damaged within the service life.

This article first summarizes the commonly used pavement materials and pavement schemes at home and abroad, and summarizes their characteristics. Then, from the perspective of the use of bridges, the general law of the development of pavement diseases was analyzed, and the requirements of steel box girder deck pavement were briefly introduced.

In this paper, the finite element software is used to analyze the control stress and the most unfavorable loading position of the pavement layer of the combined steel bridge deck pavement scheme based on orthotropic steel plates under different loading conditions, and to study the pavement layer with different structural parameters under load According to the response law below, according to the analysis results and practical experience, a suitable medium and small span steel deck pavement scheme is given.

Key words: Steel bridge deck pavement; Orthotropic steel bridge deck; Finite element analysis; Stress analysis; Structural parameters

目录

第一章 绪论 1

1.1研究目的及意义 1

1.2 国外钢桥面铺装发展概况 2

1.2.1三种铺装材料 2

1.2.2两种铺装结构 3

1.3 国内钢桥面铺装发展概况 3

第二章 铺装方案有限元计算模型 5

2.1 有限元分析 5

2.1.1 有限元的基本原理 5

2.1.2 有限元分析基本步骤 5

2.2.3基本假设 6

2.2.4 车辆荷载简化 6

2.2.5 有限元力学分析模型 7

第三章 钢桥面铺装结构控制指标及受力特性分析 9

3.1 力学控制指标 9

3.2 横桥向应力分析 10

3.2.1 铺装层内部最大拉应力分析 10

3.2.2铺装层与钢桥面板的层间剪应力分析 12

3.2.3 铺装层表面最大弯沉分析 13

3.3 纵桥向应力分析 13

3.3.1 铺装层内部拉应力分析 13

3.3.2层间应力分析 14

3.3.3铺装层表面最大弯沉分析 15

3.4 不同铺装层厚度力学分析 15

3.4.1 铺装上层应力分析 15

3.4.2 铺装下层应力分析 17

第四章 桥面铺装初步设计 20

第五章 总结与展望 23

5.1 总结 23

4.2 展望 23

参考文献 25

致谢 1

第一章 绪论

1.1研究目的及意义

在过去20年里随着我国经济持续、高速发展，以及国家西部大开发战略的逐步深入，公路交通基础设施建设在各地区掀起了一阵狂潮。钢箱梁桥由于结构的稳定性高、自重小、便于施工、后期维护成本低等特点在我国得到了广泛应用。时至今日，我国已经陆续建成了港珠澳大桥、杭州湾跨海大桥、南京长江大桥、江阴长江大桥等几十座刚箱梁桥，由于这种正交异性桥面板结构稳定，钢箱梁在大跨度的桥梁中使用的最为频繁。而近几年，随着城市基础设施逐步发展，这种具有结构稳定，材料利用率高，自重小，施工成本低、工期短等优势的桥梁被广泛用于铁路、高速公路，城市交叉路口等繁忙路段，形成一批中小跨径的钢箱梁桥。

桥面铺装是钢箱梁桥使用性能的关键，它直接承受上部车辆、行人的荷载，在各种气候条件下暴露于空气中，时刻可能发生氧化变形、内部结构损坏等危险，而国际上没有一种适用于各个国家，各个地区的通用钢桥面铺装方案，而我国在过去几十年也曾经引进过欧美先进的铺装方案，结果大多不适用于我国特殊的气候和交通状况，接连出现病害。

图1 铺装层病害示意图

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