正交異性鋼板薄層RPC組合橋面基本性能研究

正交異性鋼板薄層RPC組合橋面基本性能研究一、本文概述隨著橋梁工程技術(shù)的不斷發(fā)展，正交異性鋼板薄層RPC（活性粉末混凝土）組合橋面作為一種新型的橋面結(jié)構(gòu)形式，逐漸展現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本文旨在對(duì)正交異性鋼板薄層RPC組合橋面的基本性能進(jìn)行深入研究，以期為該類橋面的設(shè)計(jì)、施工及優(yōu)化提供理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)。本文首先介紹了正交異性鋼板薄層RPC組合橋面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，包括其組成部分、構(gòu)造原理以及與傳統(tǒng)橋面的區(qū)別。隨后，對(duì)國(guó)內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，分析了當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和存在的問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，本文提出了研究的主要內(nèi)容和方法，包括試驗(yàn)設(shè)計(jì)、材料性能測(cè)試、結(jié)構(gòu)分析等方面。通過(guò)本文的研究，旨在明確正交異性鋼板薄層RPC組合橋面的力學(xué)特性、耐久性、抗疲勞性能等基本性能，探究其受力機(jī)制和破壞模式，評(píng)估其在實(shí)際工程中的應(yīng)用潛力。本文還將對(duì)RPC材料的性能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以提高組合橋面的整體性能。研究成果將為正交異性鋼板薄層RPC組合橋面的推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)推動(dòng)我國(guó)橋梁工程技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。二、正交異性鋼板薄層RPC組合橋面概述正交異性鋼板薄層RPC（ReactivePowderConcrete）組合橋面是一種新型的橋面結(jié)構(gòu)形式，它結(jié)合了正交異性鋼橋面的高強(qiáng)度和RPC的高性能特點(diǎn)。正交異性鋼橋面由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性，具有較高的承載能力和良好的受力性能，而RPC作為一種新型的高性能混凝土，具有高強(qiáng)度、高韌性、高耐久性等優(yōu)良特性。將兩者結(jié)合，可以充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，提高橋面的整體性能。正交異性鋼板薄層RPC組合橋面主要由正交異性鋼板和RPC薄層組成。正交異性鋼板作為橋面的主體結(jié)構(gòu)，承擔(dān)主要的荷載傳遞和分布作用，而RPC薄層則鋪設(shè)在鋼板上，起到增強(qiáng)橋面剛度、防止橋面疲勞開(kāi)裂和提高橋面耐久性的作用。RPC薄層的厚度一般較小，通常在幾厘米至十幾厘米之間，這樣可以保證橋面結(jié)構(gòu)的輕便性和經(jīng)濟(jì)性。正交異性鋼板薄層RPC組合橋面在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用和研究。其優(yōu)點(diǎn)主要包括：橋面結(jié)構(gòu)具有較高的承載能力和剛度，能夠滿足大跨度橋梁和重載交通的需求；RPC薄層的引入可以有效提高橋面的耐久性和抗疲勞性能，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命；RPC材料的高性能特點(diǎn)還可以提高橋面的抗?jié)B性、抗凍性和抗化學(xué)腐蝕性等，使橋面更加適應(yīng)復(fù)雜多變的自然環(huán)境。然而，正交異性鋼板薄層RPC組合橋面也存在一些挑戰(zhàn)和問(wèn)題。例如，RPC材料的制備和施工工藝相對(duì)復(fù)雜，需要嚴(yán)格控制材料配比和施工條件；RPC薄層與正交異性鋼板之間的連接和界面處理也是關(guān)鍵問(wèn)題之一，需要采取有效的措施保證兩者之間的緊密結(jié)合和協(xié)同工作。針對(duì)這些問(wèn)題和挑戰(zhàn)，本文將對(duì)正交異性鋼板薄層RPC組合橋面的基本性能進(jìn)行深入研究。通過(guò)理論分析、實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬等手段，探究橋面結(jié)構(gòu)的受力性能、耐久性能以及施工工藝等方面的關(guān)鍵問(wèn)題，為該類橋面的設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。本文還將對(duì)該類橋面在不同環(huán)境和使用條件下的性能表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)估和預(yù)測(cè)，為橋梁工程的可持續(xù)發(fā)展提供有益的探索和參考。三、正交異性鋼板薄層RPC組合橋面受力特性分析正交異性鋼板薄層RPC（活性粉末混凝土）組合橋面是一種新型的結(jié)構(gòu)形式，其受力特性相較于傳統(tǒng)的橋面結(jié)構(gòu)有著顯著的不同。在本節(jié)中，我們將對(duì)這種組合橋面的受力特性進(jìn)行詳細(xì)的分析。我們來(lái)看一下正交異性鋼板的受力特性。正交異性鋼板由于其獨(dú)特的構(gòu)造，即在正交方向上具有不同的力學(xué)性質(zhì)，因此在受力時(shí)表現(xiàn)出高度的靈活性和適應(yīng)性。這種特性使得正交異性鋼板在承受荷載時(shí)，能夠有效地分散應(yīng)力，從而提高結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。接下來(lái)，我們分析RPC（活性粉末混凝土）的受力特性。RPC作為一種高性能混凝土，具有高強(qiáng)度、高韌性、高耐久性等特點(diǎn)。在組合橋面中，RPC薄層主要承受壓力，其高強(qiáng)度特性能夠有效地抵抗橋面承受的豎向荷載。同時(shí)，RPC的高韌性使得橋面在受到?jīng)_擊荷載時(shí)，能夠更好地保持結(jié)構(gòu)的完整性。當(dāng)正交異性鋼板與RPC薄層組合在一起時(shí)，兩者之間的相互作用會(huì)對(duì)橋面的受力特性產(chǎn)生重要影響。正交異性鋼板能夠有效地分散RPC薄層中的應(yīng)力，同時(shí)RPC薄層的高強(qiáng)度和高韌性又能夠提高鋼板的承載能力。這種組合效應(yīng)使得正交異性鋼板薄層RPC組合橋面在承受荷載時(shí)，表現(xiàn)出更加優(yōu)越的性能。為了更深入地了解正交異性鋼板薄層RPC組合橋面的受力特性，我們進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在相同荷載條件下，正交異性鋼板薄層RPC組合橋面的變形量明顯小于傳統(tǒng)橋面結(jié)構(gòu)。這說(shuō)明該組合橋面具有更好的抗變形能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還顯示，正交異性鋼板薄層RPC組合橋面在承受循環(huán)荷載時(shí)，其疲勞性能也優(yōu)于傳統(tǒng)橋面結(jié)構(gòu)。正交異性鋼板薄層RPC組合橋面具有獨(dú)特的受力特性，其正交異性鋼板與RPC薄層的組合效應(yīng)使得橋面結(jié)構(gòu)在承受荷載時(shí)表現(xiàn)出更高的穩(wěn)定性和耐久性。這種新型組合橋面在未來(lái)的橋梁建設(shè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。四、正交異性鋼板薄層RPC組合橋面耐久性研究正交異性鋼板薄層RPC（活性粉末混凝土）組合橋面作為一種新型橋梁結(jié)構(gòu)形式，在橋梁工程中逐漸得到應(yīng)用。然而，對(duì)于其耐久性方面的研究尚顯不足。因此，本文著重對(duì)正交異性鋼板薄層RPC組合橋面的耐久性進(jìn)行深入研究，以期為其在實(shí)際工程中的應(yīng)用提供理論支撐。我們對(duì)正交異性鋼板薄層RPC組合橋面進(jìn)行了長(zhǎng)期的自然環(huán)境暴露試驗(yàn)。通過(guò)模擬橋梁在實(shí)際使用過(guò)程中可能遇到的各種環(huán)境因素，如溫度變化、濕度變化、凍融循環(huán)、化學(xué)腐蝕等，對(duì)橋面材料的性能進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果表明，正交異性鋼板薄層RPC組合橋面在經(jīng)歷長(zhǎng)期自然環(huán)境暴露后，其整體性能仍然保持穩(wěn)定，未出現(xiàn)明顯的損傷和性能退化。為了進(jìn)一步研究正交異性鋼板薄層RPC組合橋面的耐久性，我們對(duì)其進(jìn)行了加速老化試驗(yàn)。通過(guò)模擬更加極端的環(huán)境條件，如高溫、高濕、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等，對(duì)橋面材料進(jìn)行加速老化處理。試驗(yàn)結(jié)果顯示，即使在極端環(huán)境條件下，正交異性鋼板薄層RPC組合橋面仍表現(xiàn)出良好的耐久性，其強(qiáng)度和穩(wěn)定性未受到明顯影響。我們還對(duì)正交異性鋼板薄層RPC組合橋面的抗疲勞性能進(jìn)行了深入研究。通過(guò)循環(huán)加載試驗(yàn)，模擬橋梁在實(shí)際使用過(guò)程中可能遇到的疲勞損傷情況。試驗(yàn)結(jié)果表明，正交異性鋼板薄層RPC組合橋面具有較好的抗疲勞性能，在經(jīng)歷大量循環(huán)加載后，其性能仍然保持穩(wěn)定。正交異性鋼板薄層RPC組合橋面具有良好的耐久性、抗老化性能和抗疲勞性能。這些研究成果為正交異性鋼板薄層RPC組合橋面在實(shí)際工程中的應(yīng)用提供了有力支持。然而，未來(lái)仍需進(jìn)一步研究其在復(fù)雜環(huán)境下的長(zhǎng)期性能表現(xiàn)，以及針對(duì)可能出現(xiàn)的耐久性問(wèn)題提出有效的預(yù)防和解決措施。五、正交異性鋼板薄層RPC組合橋面施工工藝研究正交異性鋼板薄層RPC組合橋面作為一種新型的橋面結(jié)構(gòu)形式，其施工工藝對(duì)于保證橋面質(zhì)量和性能具有至關(guān)重要的作用。本研究針對(duì)正交異性鋼板薄層RPC組合橋面的施工工藝進(jìn)行了詳細(xì)的研究和探討。在施工前，首先需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)的環(huán)境和條件調(diào)查，包括氣溫、濕度、風(fēng)速等氣象條件，以及施工設(shè)備的準(zhǔn)備和檢查。同時(shí)，為確保施工質(zhì)量，需要對(duì)RPC材料進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，包括原材料的選擇、配合比的設(shè)計(jì)、攪拌和運(yùn)輸過(guò)程的控制等。在施工過(guò)程中，關(guān)鍵的施工步驟包括鋼板的安裝、RPC薄層的澆筑和養(yǎng)護(hù)。鋼板的安裝需要確保其位置準(zhǔn)確、固定牢固，以保證RPC薄層與鋼板之間的緊密結(jié)合。RPC薄層的澆筑需要控制澆筑速度、澆筑溫度等參數(shù)，避免產(chǎn)生內(nèi)部缺陷和裂縫。同時(shí)，澆筑完成后需要及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以保證RPC薄層的強(qiáng)度和耐久性。施工工藝的優(yōu)化是提高正交異性鋼板薄層RPC組合橋面性能的關(guān)鍵。本研究通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)和數(shù)值模擬等方法，對(duì)施工工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化研究。結(jié)果表明，合理的施工工藝參數(shù)可以有效提高RPC薄層的密實(shí)性和抗裂性，從而提高橋面的整體性能。本研究還針對(duì)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題和困難進(jìn)行了分析和探討，提出了相應(yīng)的解決措施和建議。例如，針對(duì)RPC薄層易開(kāi)裂的問(wèn)題，提出了優(yōu)化配合比、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)等解決方案；針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜的問(wèn)題，提出了加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)管理、提高施工人員素質(zhì)等建議。正交異性鋼板薄層RPC組合橋面的施工工藝研究是確保其性能和質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過(guò)優(yōu)化施工工藝參數(shù)、加強(qiáng)施工質(zhì)量控制和現(xiàn)場(chǎng)管理，可以有效提高正交異性鋼板薄層RPC組合橋面的性能和使用壽命。六、工程實(shí)例分析為了驗(yàn)證正交異性鋼板薄層RPC組合橋面在實(shí)際工程中的應(yīng)用效果，本研究選取了一處具有代表性的大型高速公路橋梁作為工程實(shí)例進(jìn)行分析。該橋梁位于我國(guó)南方地區(qū)，跨越一條重要河流，全長(zhǎng)約5公里，橋面寬度為30米，設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為公路-I級(jí)。在該橋梁的設(shè)計(jì)階段，考慮到正交異性鋼板薄層RPC組合橋面具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐久性好、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，決定采用這種組合橋面結(jié)構(gòu)。施工過(guò)程中，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行材料選擇、構(gòu)件制作和安裝，確保施工質(zhì)量。在實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，該橋梁表現(xiàn)出了良好的使用性能。通過(guò)定期的檢測(cè)和評(píng)估，發(fā)現(xiàn)橋面平整度高，行車(chē)舒適性好，且未出現(xiàn)明顯的病害和損傷。由于RPC材料的耐久性較好，橋面在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)明顯的老化和磨損現(xiàn)象。為了進(jìn)一步研究正交異性鋼板薄層RPC組合橋面的性能特點(diǎn)，本研究還對(duì)該橋梁進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)值模擬分析。通過(guò)建立精確的有限元模型，對(duì)橋面結(jié)構(gòu)在不同荷載條件下的受力性能進(jìn)行模擬和分析。模擬結(jié)果顯示，該組合橋面結(jié)構(gòu)在承受設(shè)計(jì)荷載時(shí)，各構(gòu)件的應(yīng)力分布均勻，未出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性和可靠性。通過(guò)工程實(shí)例的分析和數(shù)值模擬研究，可以得出以下正交異性鋼板薄層RPC組合橋面在實(shí)際工程中具有良好的應(yīng)用效果，其輕質(zhì)高強(qiáng)、耐久性好、施工方便等優(yōu)點(diǎn)得到了充分體現(xiàn)。該組合橋面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)合理性和可靠性也得到了驗(yàn)證。因此，正交異性鋼板薄層RPC組合橋面值得在類似工程中進(jìn)行推廣應(yīng)用。七、結(jié)論與展望本研究對(duì)正交異性鋼板薄層RPC組合橋面的基本性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，得出了以下正交異性鋼板與薄層RPC的組合橋面表現(xiàn)出良好的結(jié)構(gòu)性能和承載能力。在受力狀態(tài)下，RPC層能夠有效地分擔(dān)鋼板的應(yīng)力，并通過(guò)其優(yōu)異的抗壓性能，提高整體結(jié)構(gòu)的承載能力。RPC層的加入顯著提高了橋面的耐久性。RPC材料的高密實(shí)性和低滲透性，使其具有良好的抗?jié)B、抗凍、抗化學(xué)腐蝕等性能，從而延長(zhǎng)了橋面的使用壽命。正交異性鋼板與RPC層的組合橋面在受力狀態(tài)下，表現(xiàn)出良好的變形協(xié)調(diào)性。RPC層與鋼板之間的粘結(jié)力能夠有效傳遞應(yīng)力，保證結(jié)構(gòu)的整體性。通過(guò)對(duì)組合橋面進(jìn)行參數(shù)化分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)RPC層的厚度、鋼板的厚度以及兩者的連接方式是影響橋面性能的關(guān)鍵因素。在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)具體需求和受力條件，合理選擇和優(yōu)化這些參數(shù)。展望未來(lái)，為了更深入地研究正交異性鋼板薄層RPC組合橋面的性能，建議開(kāi)展以下工作：進(jìn)一步探討RPC材料的性能優(yōu)化和制備技術(shù)，以提高其力學(xué)性能和耐久性，為組合橋面提供更優(yōu)質(zhì)的材料基礎(chǔ)。對(duì)組合橋面進(jìn)行長(zhǎng)期性能監(jiān)測(cè)和評(píng)估，以了解其在實(shí)際使用過(guò)程中的性能變化和退化規(guī)律，為結(jié)構(gòu)的維護(hù)和修復(fù)提供依據(jù)。加強(qiáng)組合橋面在實(shí)際工程中的應(yīng)用和推廣，積累更多的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為相關(guān)設(shè)計(jì)和施工提供有益的參考和借鑒。正交異性鋼板薄層RPC組合橋面作為一種新型的橋面結(jié)構(gòu)形式，具有廣闊的應(yīng)用前景和重要的研究?jī)r(jià)值。通過(guò)不斷的研究和實(shí)踐，有望為橋梁工程領(lǐng)域帶來(lái)更加先進(jìn)、高效和可持續(xù)的解決方案。參考資料：正交異性鋼箱梁橋面是一種廣泛應(yīng)用于大跨度橋梁建設(shè)的結(jié)構(gòu)形式，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性和承載能力使其在各種橋梁工程中展現(xiàn)出優(yōu)越的性能。然而，隨著橋梁跨度的增加和荷載的增大，橋面體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)變得尤為重要。本文將重點(diǎn)探討正交異性鋼箱梁橋面第二體系的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。正交異性鋼箱梁橋面的第二體系，主要指的是橋面的鋪裝結(jié)構(gòu)和防撞護(hù)欄結(jié)構(gòu)。在實(shí)際使用過(guò)程中，這些結(jié)構(gòu)的性能對(duì)整個(gè)橋梁的安全性和耐久性有著重要影響。然而，傳統(tǒng)的第二體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往只考慮了單一因素，如鋪裝結(jié)構(gòu)的耐久性或防撞護(hù)欄的防撞性能，而忽略了整體結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化。因此，對(duì)正交異性鋼箱梁橋面第二體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以提高整個(gè)橋梁的性能，降低維護(hù)成本，延長(zhǎng)使用壽命。數(shù)值模擬與優(yōu)化算法的應(yīng)用：利用數(shù)值模擬技術(shù)，如有限元分析，可以詳細(xì)模擬第二體系在不同荷載和環(huán)境條件下的性能表現(xiàn)。結(jié)合優(yōu)化算法，如遺傳算法或粒子群算法，可以找到最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案，滿足多目標(biāo)函數(shù)的要求。考慮環(huán)境因素的耐久性設(shè)計(jì)：在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分考慮環(huán)境因素對(duì)橋面第二體系的影響，如溫度變化、腐蝕等。通過(guò)優(yōu)化材料選擇、構(gòu)造設(shè)計(jì)和防護(hù)措施，可以提高結(jié)構(gòu)的耐久性。綜合性安全防護(hù)設(shè)計(jì)：除了提高耐久性，安全防護(hù)也是優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要方面?？梢酝ㄟ^(guò)優(yōu)化防撞護(hù)欄的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇，提高防撞等級(jí)，降低交通事故對(duì)橋面的沖擊。同時(shí)，應(yīng)考慮排水設(shè)計(jì)，防止積水對(duì)橋面造成損害。明確設(shè)計(jì)目標(biāo)：在開(kāi)始優(yōu)化設(shè)計(jì)之前，應(yīng)明確設(shè)計(jì)目標(biāo)，如提高結(jié)構(gòu)的耐久性、降低維護(hù)成本、增強(qiáng)安全性等。建立數(shù)學(xué)模型：根據(jù)實(shí)際問(wèn)題的需求，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。這包括建立合理的假設(shè)、定義變量、建立目標(biāo)函數(shù)和約束條件等。實(shí)施優(yōu)化算法：根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型，選擇合適的優(yōu)化算法進(jìn)行求解。這包括選擇合適的編程語(yǔ)言、開(kāi)發(fā)環(huán)境等。分析優(yōu)化結(jié)果：對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行分析，找出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。同時(shí)，對(duì)優(yōu)化過(guò)程中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行敏感性分析，以便更好地理解優(yōu)化結(jié)果。實(shí)施設(shè)計(jì)方案：根據(jù)分析結(jié)果，實(shí)施最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。這包括制造、安裝等過(guò)程。在實(shí)施過(guò)程中，應(yīng)關(guān)注可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)和問(wèn)題，并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。監(jiān)測(cè)與評(píng)估：在實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)方案后，應(yīng)對(duì)橋梁進(jìn)行長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)和評(píng)估。這包括對(duì)橋面第二體系的性能進(jìn)行定期檢查、對(duì)使用情況進(jìn)行記錄和分析等。通過(guò)監(jiān)測(cè)和評(píng)估，可以了解優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)際效果，并及時(shí)進(jìn)行必要的調(diào)整和改進(jìn)。同時(shí)，這些數(shù)據(jù)也可以為未來(lái)的橋梁設(shè)計(jì)提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和技術(shù)支持。正交異性鋼箱梁橋面第二體系的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)于提高橋梁的性能、降低維護(hù)成本和增強(qiáng)安全性具有重要意義。通過(guò)應(yīng)用數(shù)值模擬與優(yōu)化算法、考慮環(huán)境因素的耐久性設(shè)計(jì)和綜合性安全防護(hù)設(shè)計(jì)等方法，可以有效地實(shí)現(xiàn)第二體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)遵循明確的實(shí)施步驟，并注重監(jiān)測(cè)與評(píng)估工作，以確保優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)際效果符合預(yù)期目標(biāo)。隨著科技的不斷進(jìn)步和工程實(shí)踐的積累，我們有理由相信正交異性鋼箱梁橋面第二體系的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)將取得更加顯著的成果，為橋梁工程建設(shè)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。正交異性板即正交異性鋼橋面板，是用縱橫向互相垂直的加勁肋（縱肋和橫肋）連同橋面蓋板所組成的共同承受車(chē)輪荷載的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)由于其剛度在互相垂直的二個(gè)方向上有所不同，造成構(gòu)造上的各向異性。對(duì)于大跨度懸索橋和斜拉橋，鋼箱梁自重約為PC箱梁自重的1/5～1/5。正交異性鋼板結(jié)構(gòu)橋面板的自重約為鋼筋混凝土橋面板或預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土橋面板自重的1/2～1/3。所以，受自重影響很大的大跨度橋梁，正交異性板鋼箱梁是非常有利的結(jié)構(gòu)形式。通常在鋼橋面板上鋪裝瀝青混凝土鋪裝層，其主要作用是保護(hù)鋼橋面板和有利于車(chē)輛的走行性。近代正交異性鋼橋面板的構(gòu)造細(xì)節(jié)，由鋼面板縱肋和橫肋組成，且互相垂直。鋼面板厚度一般為14~18mm，縱肋通常為U形肋或球扁鋼肋或板式肋，U形肋板厚一般為6mm或8mm，橫梁間距一般為4～5m，兩橫梁之間設(shè)一橫肋。制造時(shí)，全橋分成若干節(jié)段在工廠組拼，吊裝后在橋上進(jìn)行節(jié)段間的工地連接。通常所有縱向角焊縫(縱向肋和縱隔板等)貫通，橫隔板與縱向焊縫、縱肋下翼緣相交處切割成弧形缺口與其避開(kāi)。正交異性板除作為橋面外，還是主梁截面的組成部份，它既是縱橫梁的上翼緣，又是主梁的上翼緣。傳統(tǒng)的分析方法是把它分成三個(gè)結(jié)構(gòu)體系加以研究，即：（2）橋面體系：由縱肋、橫梁和蓋板組成，蓋板成為縱肋和橫梁的共同上翼緣。（3）蓋板體系：僅指蓋板，它被視為支承在縱肋和橫梁上的各向同性連續(xù)板。解析法是將正交異性鋼橋面板結(jié)構(gòu)作為彈性支承連續(xù)正交異性板分析的較為成熟的經(jīng)典計(jì)算方法。根據(jù)所取的計(jì)算模型不同，解析法計(jì)算又可分為以下幾種：（1）把板從肋的中間分開(kāi)，并歸并到縱橫肋上去，構(gòu)成格子梁體系。它的缺點(diǎn)是未能考慮板的剪切剛度。（2）把縱橫梁分?jǐn)偟桨迳?，也就是將板化成一種理想的正交異性板。當(dāng)荷載作用在橫肋上時(shí)，這種方法是較好的，但當(dāng)荷載作用在兩橫肋中間時(shí)，此法的精度就差了。（3）對(duì)法2的改進(jìn)，即將作用有荷載的那個(gè)節(jié)間單獨(dú)處理，令節(jié)間的橫向抗彎剛度等于蓋板的抗彎剛度，其余節(jié)間解同法2（4）Pelikan-Esslinger法。此法是將縱肋均分?jǐn)偟缴w板上，而將橫肋作為剛性支承，求解后再將橫肋的彈性支承計(jì)入。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，正交異性板的求解又有了很多新的數(shù)值法。較有成效的是有限差分法、有限條法和有限單元法。鋼橋面板作為主梁的上翼緣，同時(shí)又直接承受車(chē)輛的輪載作用。如上所述，鋼橋面板是由面板、縱肋和橫助三種薄板件焊接而成，在焊縫交叉處設(shè)弧形缺口，其構(gòu)造細(xì)節(jié)很復(fù)雜。當(dāng)車(chē)輛通過(guò)時(shí)，輪載在各部件上產(chǎn)生的應(yīng)力，以及在各部件交叉處產(chǎn)生的局部應(yīng)力和變形也非常復(fù)雜，所以鋼橋面板的疲勞問(wèn)題是設(shè)計(jì)考慮的重點(diǎn)之一。自1966年英國(guó)Severn橋（懸索橋）采用扁平鋼箱梁以來(lái)，鋼橋面板陸續(xù)出現(xiàn)許多疲勞裂紋，主要產(chǎn)生的部位有縱助與面板之間的肋角焊縫、縱橫肋交叉的弧形缺口處，U形肋鋼襯墊板對(duì)接焊縫處等，其中梁段之間鋼橋面板工地接頭是抗疲勞最薄弱的部位。由于鋼橋面板不可能更換，產(chǎn)生裂紋后修補(bǔ)又比較困難，50年來(lái)．通過(guò)一系列的試驗(yàn)研究和有限元分析，以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，對(duì)鋼橋面板構(gòu)造細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)和焊接不斷進(jìn)行了改進(jìn)，使得鋼橋面板產(chǎn)生裂紋的概率大大減少。如鋼橋面板工地接頭構(gòu)造，過(guò)去采用的縱向肋焊接對(duì)接和高強(qiáng)度螺栓對(duì)接，改進(jìn)后面板對(duì)接采用陶瓷襯墊單面焊雙面成型工藝，U形肋采用高強(qiáng)度螺栓對(duì)接拼接。改進(jìn)后的構(gòu)造細(xì)節(jié)既克服了工地接頭縱向U形肋嵌補(bǔ)段的仰焊對(duì)接，從而改善了疲勞性能，又避免了面板栓接拼接對(duì)橋面鋪裝層的不利影響。這種構(gòu)造細(xì)節(jié)在1999年建成的日本來(lái)島大橋、明石海峽大橋（懸索橋）和多多羅大橋（斜拉橋）中得到應(yīng)用。與傳統(tǒng)的有限元方法比較,不同之處在于F2LFEM方法將裂紋結(jié)構(gòu)的區(qū)域用人工邊界Γ劃分為兩部分D和Ω。區(qū)域D是圍繞產(chǎn)生應(yīng)力奇異性的裂紋尖端鄰域,在區(qū)域D內(nèi)采用分形有限元(或稱相似有限元)求解。除D以外的區(qū)域?yàn)棣?在區(qū)域Ω內(nèi),采用傳統(tǒng)有限元方法求解。由于在D內(nèi)建立起相似單元和相似層,將得到每一層的剛度相等的結(jié)果,在采用了William's一般解作為分形有限元法的插值函數(shù)后,求解無(wú)限多自由度問(wèn)題轉(zhuǎn)換為有限個(gè)廣義系數(shù)的確定,同時(shí),在理論上,可以在裂尖構(gòu)造無(wú)限小的單元。將分形有限元與傳統(tǒng)有限元結(jié)合在一起進(jìn)行求解,極大地簡(jiǎn)化了計(jì)算,并且精度得到了顯著的提高。二級(jí)分形有限元法,已經(jīng)成功地應(yīng)用于各向同性介質(zhì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算。本文將這一方法推廣應(yīng)用于正交各向異性材料,首先引入?yún)?shù)β=(μ_x/μ_y)~(1/2),利用坐標(biāo)變換,將正交各向異性板反平面裂紋問(wèn)題的基本問(wèn)題轉(zhuǎn)換為各向同性的形式進(jìn)行求解,然后經(jīng)過(guò)反變換求得問(wèn)題的一般解。應(yīng)用這一比擬方法,分別求導(dǎo)了含有邊緣裂紋和內(nèi)部裂紋的正交各向異性板Ⅲ型裂紋問(wèn)題的William's一般解。將導(dǎo)出的William's一般解作為分形有限元的整體插值函數(shù),應(yīng)用F2LFEM分別求解了正交各向異性板含單邊裂紋、對(duì)稱雙邊裂紋、中心裂紋以及內(nèi)部裂紋情形下的Ⅲ型應(yīng)力強(qiáng)度因子,將本文的結(jié)果退化為各向同性情形后與理論解比較,結(jié)果表明本方法是非常有效和精確的。最后將此方法應(yīng)用到國(guó)家航天科技集團(tuán)公司基金項(xiàng)目---花瓣鋪層碳/碳材料固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)柔性噴管擴(kuò)張段層間裂紋問(wèn)題的研究,計(jì)算出裂紋不同方向時(shí)的應(yīng)力強(qiáng)度因子。正交異性鋼橋面板最早用于軍事用途，直接當(dāng)成行車(chē)道板。當(dāng)其逐漸被廣泛地應(yīng)用于民用橋梁之后，為了保證行車(chē)舒適感和鋼橋面的使用壽命，就必須給其加上鋪裝層。常用的鋪裝層有水泥混凝土鋪裝和瀝青混凝土鋪裝，即剛性鋪裝和柔性鋪裝兩種形式。瀝青混凝土鋼橋面鋪裝具有重量輕、變形協(xié)調(diào)性能優(yōu)越、粘性好、方便維修和行車(chē)舒適等特點(diǎn)，因此在國(guó)內(nèi)外大跨鋼橋中廣泛應(yīng)用。隨著交通事業(yè)的快速發(fā)展，橋梁作為重要的交通設(shè)施之一，其安全性和耐久性越來(lái)越受到人們的。正交異性鋼橋面是橋梁工程中常見(jiàn)的一種結(jié)構(gòu)形式，其鋪裝層的性能對(duì)整個(gè)橋梁的安全性和耐久性有著重要的影響。因此，對(duì)正交異性鋼橋面復(fù)合鋪裝結(jié)構(gòu)的研究具有重要意義。本文旨在研究正交異性鋼橋面復(fù)合鋪裝結(jié)構(gòu)的性能，采取了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法。我們對(duì)正交異性鋼橋面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了概述，并詳細(xì)介紹了其受力分析和設(shè)計(jì)方法。然后，我們針對(duì)復(fù)合鋪裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重點(diǎn)研究，考慮了鋪裝材料的性能、鋪裝厚度、鋼筋網(wǎng)布置等因素對(duì)其性能的影響。實(shí)驗(yàn)研究是本文的重要環(huán)節(jié)之一，我們?cè)O(shè)計(jì)了一系列的實(shí)驗(yàn)對(duì)復(fù)合鋪裝結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，復(fù)合鋪裝結(jié)構(gòu)的抗疲勞性能和防水性能均優(yōu)于傳統(tǒng)的單一鋪裝結(jié)構(gòu)，同時(shí)，合理的鋼筋網(wǎng)布置能夠有效地提高鋪裝層的整體性能。我們還通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用高性能混凝土作為鋪裝材料可進(jìn)一步提高鋪裝結(jié)構(gòu)的性能。在本文的我們對(duì)研究成果進(jìn)行了總結(jié)，并提出了幾點(diǎn)關(guān)