大跨徑鋼橋橋道系協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱芯?/h1>
2012-07-07 02:11:22夏國星錢振東
中國工程科學(xué) 2012年5期
夏國星，錢振東，陳 春，劉 龑
(1.江蘇省公路長江大橋建設(shè)指揮部，江蘇泰州 225321;2.東南大學(xué)智能運(yùn)輸系統(tǒng)研究中心，南京 210096)
1 前言
橋梁結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)研究是確定或探索復(fù)雜橋梁結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的重要手段之一。超大跨連續(xù)大柔度橋面板與鋪裝系協(xié)同作用的關(guān)系復(fù)雜，涉及的影響因素眾多［1，2］，因此采用模型試驗(yàn)研究超大跨大柔度橋面板與鋪裝系協(xié)同作用關(guān)系具有現(xiàn)實(shí)可行性和客觀必要性。
目前，國內(nèi)外對橋面板與鋪裝系協(xié)同作用模型的試驗(yàn)研究主要集中于復(fù)合梁體系［2～4］。該體系與正交異性板鋼橋面鋪裝受力特性較為相似，且試驗(yàn)較為方便，應(yīng)用較廣。但由于模型簡易，并不能較為真實(shí)地反映鋪裝的實(shí)際工作狀況。文章采用應(yīng)力等效來進(jìn)行橋面板與鋪裝層協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱芯?，設(shè)計的思路如下:
1)在整橋力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，將整橋力學(xué)響應(yīng)作為邊界條件，建立帶橋面鋪裝的局部梁段模型，計算車載作用下局部梁段模型鋪裝層的力學(xué)響應(yīng)。
2)初擬橋面板與鋪裝層協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ头桨?，并建立初擬方案的有限元仿真模型。計算在車載作用下初擬協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ头桨傅匿佈b層力學(xué)響應(yīng)。
3)以車載作用下局部梁段模型鋪裝層的應(yīng)力響應(yīng)作為參考值，依據(jù)應(yīng)力等效準(zhǔn)則，通過改變協(xié)同作用模型中結(jié)構(gòu)參數(shù)、模型邊界條件、試驗(yàn)荷載大小等指標(biāo)，修正協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ统鯏M方案，使修正后方案模型的鋪裝層應(yīng)力響應(yīng)與局部梁段模型計算得出的參考值相近。從而得到合適的橋面板與鋪裝層協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>
2 考慮整橋變形的局部梁段鋪裝仿真計算
2.1 計算模型
通過整橋模型計算得出泰州大橋最不利梁段(局部精細(xì)模型的邊界部位)的位移及內(nèi)力;建立局部梁段仿真模型，將整橋模型位移響應(yīng)作為邊界條件，采用線性插值法將其施加到局部模型相應(yīng)的位置。建立考慮整橋變形的局部梁段鋪裝仿真模型包含4個標(biāo)準(zhǔn)鋼箱梁段，全長64 m，寬39.1 m，局部梁段模型主要構(gòu)件幾何尺寸根據(jù)實(shí)際狀況選取，頂板厚14 mm，U肋厚6 mm。根據(jù)泰州大橋鋼橋面鋪裝材料和鋪裝結(jié)構(gòu)研究提出的鋪裝方案，局部梁段鋪裝仿真模型采用了如下方案:3.5 m澆注式瀝青混凝土(下層)+2.5 cm環(huán)氧瀝青混凝土(上層)。
2.2 荷載參數(shù)
參考潤揚(yáng)大橋和江陰長江大橋的交通調(diào)查數(shù)據(jù)［5］以及泰州大橋的交通預(yù)測數(shù)據(jù)，從安全角度考慮，后文的研究中分析計算時超載比取1.5，采用軸載150 kN、胎壓1.05 MPa作為鋪裝層荷載，計算時考慮30%的沖擊系數(shù)，單側(cè)輪總重為97.5 kN。大量的計算結(jié)果表明［6，7］，當(dāng)鋼板的模量和瀝青混凝土鋪裝層模量的比值n≥50時，荷載的橫向最不利荷位為荷載中心落在加勁肋側(cè)肋的正上方，因此以該位置作為鋪裝層復(fù)合結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)的橫向計算荷位。為分析計算考慮，取輪胎著地的形式為矩形，計算模型采用雙輪矩形均布荷載。有限元模型及車載示意圖見圖1。
圖1 局部梁段及車載示意圖Fig.1 Local box girder FEM model and wheel load diagram
2.3 車輛荷載作用下鋪裝層力學(xué)響應(yīng)結(jié)果
在車載作用下，計算考慮整橋變形的局部梁段鋪裝仿真模型鋪裝層力學(xué)響應(yīng)，模型中鋪裝應(yīng)力分布，如圖2所示。表1列出了考慮整橋結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)的局部梁段鋪裝仿真模型分析結(jié)果。結(jié)果表明，比只考慮局部梁段模型計算結(jié)果大17%，可以認(rèn)為泰州大橋的整橋變形對鋪裝層局部受力的影響系數(shù)為1.17。
圖2 局部梁段鋪裝仿真模型應(yīng)力分布圖Fig.2 Stress distribution of pavement on local box girder FEM model
表1 局部梁段鋪裝仿真模型力學(xué)響應(yīng)結(jié)果Table 1 The mechanical response results of pavement on local box girder FEM model
為保證設(shè)計的協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c原型的一致性，在雙輪荷載作用位置附近另選取5個具有代表性的點(diǎn)位(如圖3所示):點(diǎn)位1為荷載輪跡中點(diǎn)，點(diǎn)位2為雙輪荷載輪隙中點(diǎn)，點(diǎn)位3、4、5為輪跡各方向外延。由于雙輪荷載的對稱性，故而參考點(diǎn)位只取了單側(cè)。局部梁段鋪裝仿真模型在相應(yīng)點(diǎn)位鋪裝層的應(yīng)力、應(yīng)變值如表2所示。要求設(shè)計的協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮诖硇渣c(diǎn)位鋪裝層的應(yīng)力、應(yīng)變值與局部梁段鋪裝仿真模型在相應(yīng)點(diǎn)位的值相近。
圖3 模型力學(xué)響應(yīng)代表性點(diǎn)位分布圖Fig.3 The map of representative points of the mechanical response
表2 局部梁段鋪裝仿真模型在相應(yīng)點(diǎn)位鋪裝層的力學(xué)響應(yīng)值Table 2 The mechanical response of the representative points of pavement on local box girder FEM model
3 橋面板與鋪裝層協(xié)同作用模型設(shè)計
以表1所列出的荷載作用下局部梁段鋪裝仿真模型的鋪裝層最大應(yīng)力和最大應(yīng)變作為主要參考值，對設(shè)計的協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行修正，要求設(shè)計的協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ弯佈b層的最大應(yīng)力和最大應(yīng)變響應(yīng)值與參考值相近。同時為檢驗(yàn)協(xié)同作用實(shí)體單位模型的整體相似性，將協(xié)同作用模型的鋪裝層在代表性點(diǎn)位應(yīng)力值與表2所列參考值進(jìn)行比較。
3.1 初擬模型方案
綜合考慮模型制作的力學(xué)邊界條件、尺寸效應(yīng)、加載條件以及試驗(yàn)條件等各種因素的影響，決定從泰州大橋鋼箱梁整體結(jié)構(gòu)中取出典型受力節(jié)段縱向長3.2 m、橫向?qū)?2.4 m，包括橋面頂板、U 型肋、橫隔板和鋪裝層的結(jié)構(gòu)作為橋面板與鋪裝層協(xié)同作用試驗(yàn)初始模型。初始模型主要構(gòu)件幾何尺寸、材料參數(shù)與局部梁段鋪裝仿真模型一致，按照實(shí)際尺寸選取。根據(jù)橫隔板布置和邊界條件的不同，橋面板與鋪裝層協(xié)同作用初始模型包括兩種方案。模型方案一:橫隔板位于模型中部，且與地面不接觸，模型沿縱向兩端簡支，如圖4所示;模型方案二:橫隔板位于模型兩端，并且由于模型沿縱向兩端固結(jié)，所以橫隔板不可移動，如圖5所示。
3.2 模型方案試算
建立橋面板與鋪裝層協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ头桨傅娜S有限元模型，模型主要構(gòu)件的初始幾何尺寸、材料參數(shù)與實(shí)際一致。建立的橋面板與鋪裝層協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ头桨傅娜S有限元模型如圖6所示。
圖4 模型方案一示意圖(單位:cm)Fig.4 Diagram of the first model program(unit:cm)
圖5 模型方案二示意圖(單位:cm)Fig.5 Diagram of the second model program(unit:cm)
圖6 模型方案的三維有限元模型圖Fig.6 3 －D FEM model of the model program
經(jīng)過反復(fù)修改模型主要構(gòu)件幾何尺寸、加載荷位、荷載大小等參數(shù)，試算不同模型參數(shù)對應(yīng)的鋪裝層應(yīng)力、應(yīng)變響應(yīng)值，使得模型的鋪裝層最大應(yīng)力、應(yīng)變值與采用局部梁段鋪裝仿真模型計算得到的參考值相近，計算所得應(yīng)力、應(yīng)變見表3。
表3 修正后協(xié)同作用模型方案的鋪裝層最大應(yīng)力、應(yīng)變值Table 3 The maximum value of the stress-strain on the synergistic FEM model after correction
修正后，模型方案一頂板鋼板厚度為6 mm、橫隔板厚度為6 mm、加勁肋厚度為4 mm，試驗(yàn)荷載為0.775 MPa，荷載位于距橫隔板 0.213 m，其他模型參數(shù)按初始值不變;模型方案二頂板鋼板厚度為7 mm、橫隔板厚度為10 mm、加勁肋厚度為6 mm，試驗(yàn)荷載為0.707 MPa，荷載位于距橫隔板0.107 m，其他模型參數(shù)按初始值不變。
為檢驗(yàn)協(xié)同作用實(shí)體單位模型的整體相似性，同時計算模型鋪裝層在代表性點(diǎn)位的應(yīng)力、應(yīng)變響應(yīng)值，結(jié)果如表4所示，并將其與表3所列參考值進(jìn)行對比。
表4 修正后協(xié)同作用模型方案的鋪裝層在代表性點(diǎn)位的應(yīng)力、應(yīng)變值Table 4 The stress-strain on the representative points of the synergistic FEM model
對比表中的數(shù)據(jù)與采用局部梁段鋪裝仿真模型計算得到的參考值，可以發(fā)現(xiàn)修正后的協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ弯佈b層的最大拉應(yīng)力、拉應(yīng)變與局部梁段鋪裝仿真模型計算得到的參考值相差不大。其中，模型方案一中各點(diǎn)位橫向應(yīng)力值與參考值相差均在2%以內(nèi)，模型方案二中各點(diǎn)位橫向應(yīng)力值與參考值相差均在3%以內(nèi);而模型方案二中各點(diǎn)位縱向應(yīng)力值與參考值更為相似。
4 模型方案確定
通過前面部分的計算分析，推薦采用以下兩種試驗(yàn)?zāi)Ｐ头桨高M(jìn)行超大跨連續(xù)大柔度橋面板與鋪裝系協(xié)同作用關(guān)系研究。最終結(jié)構(gòu)尺寸值見表5，其結(jié)構(gòu)設(shè)計方案見圖7。
表5 協(xié)同作用模型主要構(gòu)件幾何尺寸Table 5 Geometric dimensions of the main components of the synergistic experimental model
圖7 模型方案正交異性橋面板結(jié)構(gòu)圖(單位:mm)Fig.7 Model program’s orthotropic bridge deck structure diagram(unit:mm)
5 結(jié)語
利用有限元建立了考慮整橋變形的局部梁段及協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，并以局部梁段的結(jié)果為參考值，對試驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了修正。修正后，橋道系協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c局部梁段鋪裝仿真模型中鋪裝的應(yīng)力響應(yīng)具有較好的相似性，能夠較準(zhǔn)確地反映超大跨連續(xù)大柔度橋面板與鋪裝系協(xié)同作用關(guān)系。但在試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱芯恐形纯紤]鋪裝材料的粘彈塑性;且試驗(yàn)?zāi)Ｐ洼^大，鋪裝成型及試件加載較為困難。
［1］Chen Xianhua，Huang Wei，Qian Zhendong.Interfacial behaviors of epoxy asphalt surfacing on steel decks［J］.Journal of Southeast University(English Edition)，2007，23(4):594－598.
［2］陳先華.基于復(fù)合梁的鋼橋面鋪裝層疲勞特性研究［D］.南京:東南大學(xué)，2006.
［3］劉振清，黃衛(wèi)，劉清泉，等.鋼橋面瀝青混合料鋪裝體系疲勞特性的損傷力學(xué)分析［J］.土木工程學(xué)報，2006，39(2):117－121，129.
［4］陳先華，陳 妍，黃 衛(wèi)，等.環(huán)氧瀝青混凝土鋼橋面鋪裝的彎曲特性［J］.公路交通科技，2007，24(11):5 －8.
［5］施玉芬.江蘇省高速公路交通量與軸載分布特性研究［D］.南京:東南大學(xué)，2010.
［6］錢振東，黃衛(wèi)，等.車載作用下大跨徑纜索支承橋橋型對鋪裝層受力的影響研究［J］.中國工程科學(xué)，2006，8(8):35－41.
［7］劉振清.大跨徑鋼橋橋面鋪裝體系設(shè)計理論關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.南京:東南大學(xué)，2004.
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(1.江蘇省公路長江大橋建設(shè)指揮部，江蘇泰州 225321;2.東南大學(xué)智能運(yùn)輸系統(tǒng)研究中心，南京 210096)
1 前言
橋梁結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)研究是確定或探索復(fù)雜橋梁結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的重要手段之一。超大跨連續(xù)大柔度橋面板與鋪裝系協(xié)同作用的關(guān)系復(fù)雜，涉及的影響因素眾多［1，2］，因此采用模型試驗(yàn)研究超大跨大柔度橋面板與鋪裝系協(xié)同作用關(guān)系具有現(xiàn)實(shí)可行性和客觀必要性。
目前，國內(nèi)外對橋面板與鋪裝系協(xié)同作用模型的試驗(yàn)研究主要集中于復(fù)合梁體系［2～4］。該體系與正交異性板鋼橋面鋪裝受力特性較為相似，且試驗(yàn)較為方便，應(yīng)用較廣。但由于模型簡易，并不能較為真實(shí)地反映鋪裝的實(shí)際工作狀況。文章采用應(yīng)力等效來進(jìn)行橋面板與鋪裝層協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱芯?，設(shè)計的思路如下:
1)在整橋力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，將整橋力學(xué)響應(yīng)作為邊界條件，建立帶橋面鋪裝的局部梁段模型，計算車載作用下局部梁段模型鋪裝層的力學(xué)響應(yīng)。
2)初擬橋面板與鋪裝層協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ头桨?，并建立初擬方案的有限元仿真模型。計算在車載作用下初擬協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ头桨傅匿佈b層力學(xué)響應(yīng)。
3)以車載作用下局部梁段模型鋪裝層的應(yīng)力響應(yīng)作為參考值，依據(jù)應(yīng)力等效準(zhǔn)則，通過改變協(xié)同作用模型中結(jié)構(gòu)參數(shù)、模型邊界條件、試驗(yàn)荷載大小等指標(biāo)，修正協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ统鯏M方案，使修正后方案模型的鋪裝層應(yīng)力響應(yīng)與局部梁段模型計算得出的參考值相近。從而得到合適的橋面板與鋪裝層協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>
2 考慮整橋變形的局部梁段鋪裝仿真計算
2.1 計算模型
通過整橋模型計算得出泰州大橋最不利梁段(局部精細(xì)模型的邊界部位)的位移及內(nèi)力;建立局部梁段仿真模型，將整橋模型位移響應(yīng)作為邊界條件，采用線性插值法將其施加到局部模型相應(yīng)的位置。建立考慮整橋變形的局部梁段鋪裝仿真模型包含4個標(biāo)準(zhǔn)鋼箱梁段，全長64 m，寬39.1 m，局部梁段模型主要構(gòu)件幾何尺寸根據(jù)實(shí)際狀況選取，頂板厚14 mm，U肋厚6 mm。根據(jù)泰州大橋鋼橋面鋪裝材料和鋪裝結(jié)構(gòu)研究提出的鋪裝方案，局部梁段鋪裝仿真模型采用了如下方案:3.5 m澆注式瀝青混凝土(下層)+2.5 cm環(huán)氧瀝青混凝土(上層)。
2.2 荷載參數(shù)
參考潤揚(yáng)大橋和江陰長江大橋的交通調(diào)查數(shù)據(jù)［5］以及泰州大橋的交通預(yù)測數(shù)據(jù)，從安全角度考慮，后文的研究中分析計算時超載比取1.5，采用軸載150 kN、胎壓1.05 MPa作為鋪裝層荷載，計算時考慮30%的沖擊系數(shù)，單側(cè)輪總重為97.5 kN。大量的計算結(jié)果表明［6，7］，當(dāng)鋼板的模量和瀝青混凝土鋪裝層模量的比值n≥50時，荷載的橫向最不利荷位為荷載中心落在加勁肋側(cè)肋的正上方，因此以該位置作為鋪裝層復(fù)合結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)的橫向計算荷位。為分析計算考慮，取輪胎著地的形式為矩形，計算模型采用雙輪矩形均布荷載。有限元模型及車載示意圖見圖1。
圖1 局部梁段及車載示意圖Fig.1 Local box girder FEM model and wheel load diagram
2.3 車輛荷載作用下鋪裝層力學(xué)響應(yīng)結(jié)果
在車載作用下，計算考慮整橋變形的局部梁段鋪裝仿真模型鋪裝層力學(xué)響應(yīng)，模型中鋪裝應(yīng)力分布，如圖2所示。表1列出了考慮整橋結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)的局部梁段鋪裝仿真模型分析結(jié)果。結(jié)果表明，比只考慮局部梁段模型計算結(jié)果大17%，可以認(rèn)為泰州大橋的整橋變形對鋪裝層局部受力的影響系數(shù)為1.17。
圖2 局部梁段鋪裝仿真模型應(yīng)力分布圖Fig.2 Stress distribution of pavement on local box girder FEM model
表1 局部梁段鋪裝仿真模型力學(xué)響應(yīng)結(jié)果Table 1 The mechanical response results of pavement on local box girder FEM model
為保證設(shè)計的協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c原型的一致性，在雙輪荷載作用位置附近另選取5個具有代表性的點(diǎn)位(如圖3所示):點(diǎn)位1為荷載輪跡中點(diǎn)，點(diǎn)位2為雙輪荷載輪隙中點(diǎn)，點(diǎn)位3、4、5為輪跡各方向外延。由于雙輪荷載的對稱性，故而參考點(diǎn)位只取了單側(cè)。局部梁段鋪裝仿真模型在相應(yīng)點(diǎn)位鋪裝層的應(yīng)力、應(yīng)變值如表2所示。要求設(shè)計的協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮诖硇渣c(diǎn)位鋪裝層的應(yīng)力、應(yīng)變值與局部梁段鋪裝仿真模型在相應(yīng)點(diǎn)位的值相近。
圖3 模型力學(xué)響應(yīng)代表性點(diǎn)位分布圖Fig.3 The map of representative points of the mechanical response
表2 局部梁段鋪裝仿真模型在相應(yīng)點(diǎn)位鋪裝層的力學(xué)響應(yīng)值Table 2 The mechanical response of the representative points of pavement on local box girder FEM model
3 橋面板與鋪裝層協(xié)同作用模型設(shè)計
以表1所列出的荷載作用下局部梁段鋪裝仿真模型的鋪裝層最大應(yīng)力和最大應(yīng)變作為主要參考值，對設(shè)計的協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行修正，要求設(shè)計的協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ弯佈b層的最大應(yīng)力和最大應(yīng)變響應(yīng)值與參考值相近。同時為檢驗(yàn)協(xié)同作用實(shí)體單位模型的整體相似性，將協(xié)同作用模型的鋪裝層在代表性點(diǎn)位應(yīng)力值與表2所列參考值進(jìn)行比較。
3.1 初擬模型方案
綜合考慮模型制作的力學(xué)邊界條件、尺寸效應(yīng)、加載條件以及試驗(yàn)條件等各種因素的影響，決定從泰州大橋鋼箱梁整體結(jié)構(gòu)中取出典型受力節(jié)段縱向長3.2 m、橫向?qū)?2.4 m，包括橋面頂板、U 型肋、橫隔板和鋪裝層的結(jié)構(gòu)作為橋面板與鋪裝層協(xié)同作用試驗(yàn)初始模型。初始模型主要構(gòu)件幾何尺寸、材料參數(shù)與局部梁段鋪裝仿真模型一致，按照實(shí)際尺寸選取。根據(jù)橫隔板布置和邊界條件的不同，橋面板與鋪裝層協(xié)同作用初始模型包括兩種方案。模型方案一:橫隔板位于模型中部，且與地面不接觸，模型沿縱向兩端簡支，如圖4所示;模型方案二:橫隔板位于模型兩端，并且由于模型沿縱向兩端固結(jié)，所以橫隔板不可移動，如圖5所示。
3.2 模型方案試算
建立橋面板與鋪裝層協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ头桨傅娜S有限元模型，模型主要構(gòu)件的初始幾何尺寸、材料參數(shù)與實(shí)際一致。建立的橋面板與鋪裝層協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ头桨傅娜S有限元模型如圖6所示。
圖4 模型方案一示意圖(單位:cm)Fig.4 Diagram of the first model program(unit:cm)
圖5 模型方案二示意圖(單位:cm)Fig.5 Diagram of the second model program(unit:cm)
圖6 模型方案的三維有限元模型圖Fig.6 3 －D FEM model of the model program
經(jīng)過反復(fù)修改模型主要構(gòu)件幾何尺寸、加載荷位、荷載大小等參數(shù)，試算不同模型參數(shù)對應(yīng)的鋪裝層應(yīng)力、應(yīng)變響應(yīng)值，使得模型的鋪裝層最大應(yīng)力、應(yīng)變值與采用局部梁段鋪裝仿真模型計算得到的參考值相近，計算所得應(yīng)力、應(yīng)變見表3。
表3 修正后協(xié)同作用模型方案的鋪裝層最大應(yīng)力、應(yīng)變值Table 3 The maximum value of the stress-strain on the synergistic FEM model after correction
修正后，模型方案一頂板鋼板厚度為6 mm、橫隔板厚度為6 mm、加勁肋厚度為4 mm，試驗(yàn)荷載為0.775 MPa，荷載位于距橫隔板 0.213 m，其他模型參數(shù)按初始值不變;模型方案二頂板鋼板厚度為7 mm、橫隔板厚度為10 mm、加勁肋厚度為6 mm，試驗(yàn)荷載為0.707 MPa，荷載位于距橫隔板0.107 m，其他模型參數(shù)按初始值不變。
為檢驗(yàn)協(xié)同作用實(shí)體單位模型的整體相似性，同時計算模型鋪裝層在代表性點(diǎn)位的應(yīng)力、應(yīng)變響應(yīng)值，結(jié)果如表4所示，并將其與表3所列參考值進(jìn)行對比。
表4 修正后協(xié)同作用模型方案的鋪裝層在代表性點(diǎn)位的應(yīng)力、應(yīng)變值Table 4 The stress-strain on the representative points of the synergistic FEM model
對比表中的數(shù)據(jù)與采用局部梁段鋪裝仿真模型計算得到的參考值，可以發(fā)現(xiàn)修正后的協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ弯佈b層的最大拉應(yīng)力、拉應(yīng)變與局部梁段鋪裝仿真模型計算得到的參考值相差不大。其中，模型方案一中各點(diǎn)位橫向應(yīng)力值與參考值相差均在2%以內(nèi)，模型方案二中各點(diǎn)位橫向應(yīng)力值與參考值相差均在3%以內(nèi);而模型方案二中各點(diǎn)位縱向應(yīng)力值與參考值更為相似。
4 模型方案確定
通過前面部分的計算分析，推薦采用以下兩種試驗(yàn)?zāi)Ｐ头桨高M(jìn)行超大跨連續(xù)大柔度橋面板與鋪裝系協(xié)同作用關(guān)系研究。最終結(jié)構(gòu)尺寸值見表5，其結(jié)構(gòu)設(shè)計方案見圖7。
表5 協(xié)同作用模型主要構(gòu)件幾何尺寸Table 5 Geometric dimensions of the main components of the synergistic experimental model
圖7 模型方案正交異性橋面板結(jié)構(gòu)圖(單位:mm)Fig.7 Model program’s orthotropic bridge deck structure diagram(unit:mm)
5 結(jié)語
利用有限元建立了考慮整橋變形的局部梁段及協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，并以局部梁段的結(jié)果為參考值，對試驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了修正。修正后，橋道系協(xié)同作用試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c局部梁段鋪裝仿真模型中鋪裝的應(yīng)力響應(yīng)具有較好的相似性，能夠較準(zhǔn)確地反映超大跨連續(xù)大柔度橋面板與鋪裝系協(xié)同作用關(guān)系。但在試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱芯恐形纯紤]鋪裝材料的粘彈塑性;且試驗(yàn)?zāi)Ｐ洼^大，鋪裝成型及試件加載較為困難。
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