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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SMA17

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SMA58

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