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)出其獨特的優(yōu)勢。本文旨在對正交異性鋼板薄層RPC組合橋面的基本性能進行深入研究，以期為該類橋面的設(shè)計、施工及優(yōu)化提供理論支持和實踐指導。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，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，對國內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀進行了綜述，分析了當前研究的熱點和存在的問題。在此基礎(chǔ)上，本文提出了研究的主要內(nèi)容和方法，包括試驗設(shè)計、材料性能測試、結(jié)構(gòu)分析等方面。通過本文的研究，旨在明確正交異性鋼板薄層RPC組合橋面的力學特性、耐久性、抗疲勞性能等基本性能，探究其受力機制和破壞模式，評估其在實際工程中的應(yīng)用潛力。本文還將對RPC材料的性能進行優(yōu)化設(shè)計，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)用提供科學依據(jù)，對推動我國橋梁工程技術(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度和RPC的高性能特點。正交異性鋼橋面由于其獨特的結(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，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，起到增強橋面剛度、防止橋面疲勞開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)濟性。正交異性鋼板薄層RPC組合橋面在國內(nèi)外已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用和研究。其優(yōu)點主要包括：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，延長橋梁的使用壽命；RPC材料的高性能特點還可以提高橋面的抗?jié)B性、抗凍性和抗化學腐蝕性等，使橋面更加適應(yīng)復雜多變的自然環(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)和問題。例如，RPC材料的制備和施工工藝相對復雜，需要嚴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。針對這些問題和挑戰(zhàn)，本文將對正交異性鋼板薄層RPC組合橋面的基本性能進行深入研究。通過理論分析、實驗研究和數(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)鍵問題，為該類橋面的設(shè)計、施工和維護提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。本文還將對該類橋面在不同環(huán)境和使用條件下的性能表現(xiàn)進行評估和預(yù)測，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，我們將對這種組合橋面的受力特性進行詳細的分析。我們來看一下正交異性鋼板的受力特性。正交異性鋼板由于其獨特的構(gòu)造，即在正交方向上具有不同的力學性質(zhì)，因此在受力時表現(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，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，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，具有高強度、高韌性、高耐久性等特點。在組合橋面中，RPC薄層主要承受壓力，其高強度特性能夠有效地抵抗橋面承受的豎向荷載。同時，RPC的高韌性使得橋面在受到?jīng)_擊荷載時，能夠更好地保持結(jié)構(gòu)的完整性。當正交異性鋼板與RPC薄層組合在一起時，兩者之間的相互作用會對橋面的受力特性產(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RPC薄層的高強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，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，我們進行了一系列的實驗研究。實驗結(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)。這說明該組合橋面具有更好的抗變形能力。實驗結(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，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，對于其耐久性方面的研究尚顯不足。因此，本文著重對正交異性鋼板薄層RPC組合橋面的耐久性進行深入研究，以期為其在實際工程中的應(yīng)用提供理論支撐。我們對正交異性鋼板薄層RPC組合橋面進行了長期的自然環(huán)境暴露試驗。通過模擬橋梁在實際使用過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)、化學腐蝕等，對橋面材料的性能進行長期監(jiān)測。試驗結(jié)果表明，正交異性鋼板薄層RPC組合橋面在經(jīng)歷長期自然環(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。為了進一步研究正交異性鋼板薄層RPC組合橋面的耐久性，我們對其進行了加速老化試驗。通過模擬更加極端的環(huán)境條件，如高溫、高濕、強酸、強堿等，對橋面材料進行加速老化處理。試驗結(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，其強度和穩(wěn)定性未受到明顯影響。我們還對正交異性鋼板薄層RPC組合橋面的抗疲勞性能進行了深入研究。通過循環(huán)加載試驗，模擬橋梁在實際使用過程中可能遇到的疲勞損傷情況。試驗結(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組合橋面在實際工程中的應(yīng)用提供了有力支持。然而，未來仍需進一步研究其在復雜環(huán)境下的長期性能表現(xiàn)，以及針對可能出現(xiàn)的耐久性問題提出有效的預(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。本研究針對正交異性鋼板薄層RPC組合橋面的施工工藝進行了詳細的研究和探討。在施工前，首先需要對施工現(xiàn)場進行詳細的環(huán)境和條件調(diào)查，包括氣溫、濕度、風速等氣象條件，以及施工設(shè)備的準備和檢查。同時，為確保施工質(zhì)量，需要對RPC材料進行嚴格的質(zhì)量控制，包括原材料的選擇、配合比的設(shè)計、攪拌和運輸過程的控制等。在施工過程中，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。鋼板的安裝需要確保其位置準確、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，澆筑完成后需要及時進行養(yǎng)護，以保證RPC薄層的強度和耐久性。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。本研究通過對比試驗和數(shù)值模擬等方法，對施工工藝參數(shù)進行了優(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薄層的密實性和抗裂性，從而提高橋面的整體性能。本研究還針對施工過程中可能出現(xiàn)的問題和困難進行了分析和探討，提出了相應(yīng)的解決措施和建議。例如，針對RPC薄層易開裂的問題，提出了優(yōu)化配合比、加強養(yǎng)護等解決方案；針對施工現(xiàn)場環(huán)境復雜的問題，提出了加強施工現(xiàn)場管理、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)。通過優(yōu)化施工工藝參數(shù)、加強施工質(zhì)量控制和現(xiàn)場管理，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、工程實例分析為了驗證正交異性鋼板薄層RPC組合橋面在實際工程中的應(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例進行分析。該橋梁位于我國南方地區(qū)，跨越一條重要河流，全長約5公里，橋面寬度為30米，設(shè)計荷載等級為公路-I級。在該橋梁的設(shè)計階段，考慮到正交異性鋼板薄層RPC組合橋面具有輕質(zhì)高強、耐久性好、施工方便等優(yōu)點，決定采用這種組合橋面結(jié)構(gòu)。施工過程中，嚴格按照設(shè)計要求進行材料選擇、構(gòu)件制作和安裝，確保施工質(zhì)量。在實際運營過程中，該橋梁表現(xiàn)出了良好的使用性能。通過定期的檢測和評估，發(fā)現(xiàn)橋面平整度高，行車舒適性好，且未出現(xiàn)明顯的病害和損傷。由于RPC材料的耐久性較好，橋面在長期運營過程中沒有出現(xiàn)明顯的老化和磨損現(xiàn)象。為了進一步研究正交異性鋼板薄層RPC組合橋面的性能特點，本研究還對該橋梁進行了詳細的數(shù)值模擬分析。通過建立精確的有限元模型，對橋面結(jié)構(gòu)在不同荷載條件下的受力性能進行模擬和分析。模擬結(jié)果顯示，該組合橋面結(jié)構(gòu)在承受設(shè)計荷載時，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，驗證了設(shè)計的合理性和可靠性。通過工程實例的分析和數(shù)值模擬研究，可以得出以下正交異性鋼板薄層RPC組合橋面在實際工程中具有良好的應(yīng)用效果，其輕質(zhì)高強、耐久性好、施工方便等優(yōu)點得到了充分體現(xiàn)。該組合橋面結(jié)構(gòu)的設(shè)計合理性和可靠性也得到了驗證。因此，正交異性鋼板薄層RPC組合橋面值得在類似工程中進行推廣應(yīng)用。七、結(jié)論與展望本研究對正交異性鋼板薄層RPC組合橋面的基本性能進行了系統(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層能夠有效地分擔鋼板的應(yīng)力，并通過其優(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材料的高密實性和低滲透性，使其具有良好的抗?jié)B、抗凍、抗化學腐蝕等性能，從而延長了橋面的使用壽命。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。通過對組合橋面進行參數(shù)化分析和優(yōu)化設(shè)計，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，為了更深入地研究正交異性鋼板薄層RPC組合橋面的性能，建議開展以下工作：進一步探討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)。對組合橋面進行長期性能監(jiān)測和評估，以了解其在實際使用過程中的性能變化和退化規(guī)律，為結(jié)構(gòu)的維護和修復提供依據(jù)。加強組合橋面在實際工程中的應(yīng)用和推廣，積累更多的工程實踐經(jīng)驗，為相關(guān)設(shè)計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價值。通過不斷的研究和實踐，有望為橋梁工程領(lǐng)域帶來更加先進、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)計變得尤為重要。本文將重點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。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)和防撞護欄結(jié)構(gòu)。在實際使用過程中，這些結(jié)構(gòu)的性能對整個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，對正交異性鋼箱梁橋面第二體系結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，可以提高整個橋梁的性能，降低維護成本，延長使用壽命。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)計方案，滿足多目標函數(shù)的要求?？紤]環(huán)境因素的耐久性設(shè)計：在優(yōu)化設(shè)計中，應(yīng)充分考慮環(huán)境因素對橋面第二體系的影響，如溫度變化、腐蝕等。通過優(yōu)化材料選擇、構(gòu)造設(shè)計和防護措施，可以提高結(jié)構(gòu)的耐久性。綜合性安全防護設(shè)計：除了提高耐久性，安全防護也是優(yōu)化設(shè)計的重要方面。可以通過優(yōu)化防撞護欄的結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選擇，提高防撞等級，降低交通事故對橋面的沖擊。同時，應(yīng)考慮排水設(shè)計，防止積水對橋面造成損害。明確設(shè)計目標：在開始優(yōu)化設(shè)計之前，應(yīng)明確設(shè)計目標，如提高結(jié)構(gòu)的耐久性、降低維護成本、增強安全性等。建立數(shù)學模型：根據(jù)實際問題的需求，建立相應(yīng)的數(shù)學模型。這包括建立合理的假設(shè)、定義變量、建立目標函數(shù)和約束條件等。實施優(yōu)化算法：根據(jù)建立的數(shù)學模型，選擇合適的優(yōu)化算法進行求解。這包括選擇合適的編程語言、開發(fā)環(huán)境等。分析優(yōu)化結(jié)果：對優(yōu)化結(jié)果進行分析，找出最優(yōu)設(shè)計方案。同時，對優(yōu)化過程中的關(guān)鍵參數(shù)進行敏感性分析，以便更好地理解優(yōu)化結(jié)果。實施設(shè)計方案：根據(jù)分析結(jié)果，實施最優(yōu)設(shè)計方案。這包括制造、安裝等過程。在實施過程中，應(yīng)關(guān)注可能出現(xiàn)的風險和問題，并及時進行調(diào)整和改進。監(jiān)測與評估：在實施優(yōu)化設(shè)計方案后，應(yīng)對橋梁進行長期的監(jiān)測和評估。這包括對橋面第二體系的性能進行定期檢查、對使用情況進行記錄和分析等。通過監(jiān)測和評估，可以了解優(yōu)化設(shè)計的實際效果，并及時進行必要的調(diào)整和改進。同時，這些數(shù)據(jù)也可以為未來的橋梁設(shè)計提供寶貴的經(jīng)驗教訓和技術(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)計對于提高橋梁的性能、降低維護成本和增強安全性具有重要意義。通過應(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)計和綜合性安全防護設(shè)計等方法，可以有效地實現(xiàn)第二體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。在實施優(yōu)化設(shè)計方案時，應(yīng)遵循明確的實施步驟，并注重監(jiān)測與評估工作，以確保優(yōu)化設(shè)計的實際效果符合預(yù)期目標。隨著科技的不斷進步和工程實踐的積累，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。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方向上有所不同，造成構(gòu)造上的各向異性。對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，其主要作用是保護鋼橋面板和有利于車輛的走行性。近代正交異性鋼橋面板的構(gòu)造細節(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，全橋分成若干節(jié)段在工廠組拼，吊裝后在橋上進行節(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。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)典計算方法。根據(jù)所取的計算模型不同，解析法計算又可分為以下幾種：（1）把板從肋的中間分開，并歸并到縱橫肋上去，構(gòu)成格子梁體系。它的缺點是未能考慮板的剪切剛度。（2）把縱橫梁分攤到板上，也就是將板化成一種理想的正交異性板。當荷載作用在橫肋上時，這種方法是較好的，但當荷載作用在兩橫肋中間時，此法的精度就差了。（3）對法2的改進，即將作用有荷載的那個節(jié)間單獨處理，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。此法是將縱肋均分攤到蓋板上，而將橫肋作為剛性支承，求解后再將橫肋的彈性支承計入。隨著計算機技術(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，同時又直接承受車輛的輪載作用。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)造細節(jié)很復雜。當車輛通過時，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)力和變形也非常復雜，所以鋼橋面板的疲勞問題是設(shè)計考慮的重點之一。自1966年英國Severn橋（懸索橋）采用扁平鋼箱梁以來，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)生裂紋后修補又比較困難，50年來．通過一系列的試驗研究和有限元分析，以及實踐經(jīng)驗總結(jié)，對鋼橋面板構(gòu)造細節(jié)的設(shè)計和焊接不斷進行了改進，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，過去采用的縱向肋焊接對接和高強度螺栓對接，改進后面板對接采用陶瓷襯墊單面焊雙面成型工藝，U形肋采用高強度螺栓對接拼接。改進后的構(gòu)造細節(jié)既克服了工地接頭縱向U形肋嵌補段的仰焊對接，從而改善了疲勞性能，又避免了面板栓接拼接對橋面鋪裝層的不利影響。這種構(gòu)造細節(jié)在1999年建成的日本來島大橋、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)域為Ω,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,求解無限多自由度問題轉(zhuǎn)換為有限個廣義系數(shù)的確定,同時,在理論上,可以在裂尖構(gòu)造無限小的單元。將分形有限元與傳統(tǒng)有限元結(jié)合在一起進行求解,極大地簡化了計算,并且精度得到了顯著的提高。二級分形有限元法,已經(jīng)成功地應(yīng)用于各向同性介質(zhì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力強度因子的計算。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),利用坐標變換,將正交各向異性板反平面裂紋問題的基本問題轉(zhuǎn)換為各向同性的形式進行求解,然后經(jīng)過反變換求得問題的一般解。應(yīng)用這一比擬方法,分別求導了含有邊緣裂紋和內(nèi)部裂紋的正交各向異性板Ⅲ型裂紋問題的William's一般解。將導出的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)用到國家航天科技集團公司基金項目---花瓣鋪層碳/碳材料固體火箭發(fā)動機柔性噴管擴張段層間裂紋問題的研究,計算出裂紋不同方向時的應(yīng)力強度因子。正交異性鋼橋面板最早用于軍事用途，直接當成行車道板。當其逐漸被廣泛地應(yīng)用于民用橋梁之后，為了保證行車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、方便維修和行車舒適等特點，因此在國內(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越受到人們的。正交異性鋼橋面是橋梁工程中常見的一種結(jié)構(gòu)形式，其鋪裝層的性能對整個橋梁的安全性和耐久性有著重要的影響。因此，對正交異性鋼橋面復合鋪裝結(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合鋪裝結(jié)構(gòu)的性能，采取了理論分析和實驗研究相結(jié)合的方法。我們對正交異性鋼橋面的結(jié)構(gòu)特點進行了概述，并詳細介紹了其受力分析和設(shè)計方法。然后，我們針對復合鋪裝結(jié)構(gòu)進行了重點研究，考慮了鋪裝材料的性能、鋪裝厚度、鋼筋網(wǎng)布置等因素對其性能的影響。實驗研究是本文的重要環(huán)節(jié)之一，我們設(shè)計了一系列的實驗對復合鋪裝結(jié)構(gòu)的性能進行測試。實驗結(jié)果表明，復合鋪裝結(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，合理的鋼筋網(wǎng)布置能夠有效地提高鋪裝層的整體性能。我們還通過實驗發(fā)現(xiàn)，采用高性能混凝土作為鋪裝材料可進一步提高鋪裝結(jié)構(gòu)的性能。在本文的我們對研究成果進行了總結(jié)，并提出了幾點關(guān)