移動(dòng)荷載作用下兩跨鋼-混組合連續(xù)梁橋面鋪裝動(dòng)力響應(yīng)

嚴(yán)戰(zhàn)友, 王旭蕊, 李向國(guó), 趙曉林

(石家莊鐵道大學(xué) 土木工程學(xué)院，河北 石家莊 050043)

0 引言

鋼-混組合連續(xù)梁橋由于具有良好的力學(xué)特性和便于施工、清潔環(huán)保等優(yōu)勢(shì)而得到廣泛應(yīng)用。隨著交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)車(chē)輛的速度、載重量和舒適度等提出了更高要求。而在橋梁成橋運(yùn)營(yíng)中，橋梁結(jié)構(gòu)普遍出現(xiàn)車(chē)轍、開(kāi)裂、推移和擁包等破壞現(xiàn)象，這與車(chē)輛-橋梁耦合作用的影響密切相關(guān)。

國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者對(duì)車(chē)-橋耦合系統(tǒng)進(jìn)行了許多理論和試驗(yàn)分析，得出相應(yīng)力學(xué)規(guī)律。其中，國(guó)內(nèi)代表性的研究有：鄭仰坤等[1]針對(duì)不同跨徑比的兩跨連續(xù)梁利用Midas 有限元分析軟件和DASP 設(shè)備分別對(duì)連續(xù)梁進(jìn)行模態(tài)分析，得出不同跨徑比下連續(xù)梁固有頻率的變化規(guī)律并與模態(tài)分析試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比；譚紅霞等[2]基于不同載重與速度對(duì)簡(jiǎn)支梁橋豎向撓度作出針對(duì)性研究；杜鐵軍[3]從線(xiàn)彈性角度分析移動(dòng)荷載作用下鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁橋橋面鋪裝層的豎向撓度、應(yīng)力、應(yīng)變和剪應(yīng)力等變化規(guī)律；朱勁松等[4]采用不同參數(shù)對(duì)汽車(chē)荷載作用下三跨連續(xù)拱梁組合橋的沖擊系數(shù)進(jìn)行分析；剪力釘受力十分復(fù)雜，劉沐宇等[5]考慮有軌電車(chē)鋼-混組合曲線(xiàn)梁橋在不同工況下剪力釘順橋向和橫橋向剪力，作出受力分析;史雙濤等[6]利用有限元軟件Midas計(jì)算分析移動(dòng)荷載作用下混凝土簡(jiǎn)支梁在車(chē)輛荷載作用下的位移和彎矩時(shí)程曲線(xiàn)；葉強(qiáng)[7]利用有限元軟件ANSYS和UM建立車(chē)-橋耦合振動(dòng)模型，分析車(chē)輛質(zhì)量對(duì)簡(jiǎn)支梁橋沖擊系數(shù)的影響，從而得出沖擊系數(shù)隨車(chē)重的增加而整體增加的趨勢(shì)；肖祥等[8]開(kāi)展了移動(dòng)荷載作用下橋梁結(jié)構(gòu)橋索-橋耦合隨車(chē)速變化的振動(dòng)規(guī)律的分析研究；冀偉等[9]采用有限元軟件ANSYS建立鋼筋-混凝土兩跨組合連續(xù)梁空間有限元模型，其中在有限元建模時(shí)在主縱梁上雙排布置剪力釘，施加滿(mǎn)跨均布荷載，在考慮鋼梁與混凝土板之間的滑移效應(yīng)及組合梁剪切變形影響的基礎(chǔ)上，對(duì)兩跨鋼-混凝土組合連續(xù)梁撓度作出分析。國(guó)外代表性的研究有：Jiang Xin et al[10]基于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和有限元分析研究了FRP橋面系統(tǒng)在移動(dòng)荷載作用下的動(dòng)力學(xué)行為；Yao Bo et al[11]通過(guò)將車(chē)輪荷載模擬為動(dòng)載，采用有限元法和力學(xué)指標(biāo)研究了6種路面系統(tǒng)在移動(dòng)荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)，并與靜態(tài)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，得出了最優(yōu)結(jié)構(gòu)；Nassif et al[12]通過(guò)測(cè)量橋梁動(dòng)力響應(yīng)和對(duì)應(yīng)的車(chē)輛荷載，得出沖擊系數(shù)與載重之間的關(guān)系。綜上所述，大多數(shù)專(zhuān)家學(xué)者對(duì)橋面鋪裝僅僅研究了豎向撓度、應(yīng)力或者沖擊系數(shù)等單一方面的受力特性,而沒(méi)有綜合考慮結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)，缺少對(duì)動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題的系統(tǒng)性分析。并且，較多學(xué)者對(duì)簡(jiǎn)支梁橋、三跨連續(xù)梁橋和斜拉橋等計(jì)算分析較多，而對(duì)于兩跨鋼-混組合連續(xù)梁橋橋面鋪裝的受力分析尚待補(bǔ)充。此外，橋面鋪裝層動(dòng)力響應(yīng)受不同速度和不同載重影響的研究較廣泛，而對(duì)于不同跨數(shù)、不同剪力釘布置和不同軸數(shù)等因素共同作用下動(dòng)力響應(yīng)的綜合研究不充分。

采用有限元分析軟件ABAQUS建立兩跨鋼-混組合連續(xù)梁有限元模型，對(duì)橋面鋪裝層施加豎向移動(dòng)荷載，采用線(xiàn)彈性的本構(gòu)關(guān)系求解橋面鋪裝層在不同跨數(shù)、不同速度、不同載重、不同剪力釘布置和不同軸數(shù)等參數(shù)作用下?lián)隙?、?yīng)力和沖擊系數(shù)等變化規(guī)律，更加完整地考慮了結(jié)構(gòu)的輸入-輸出動(dòng)態(tài)響應(yīng)，對(duì)兩跨鋼-混組合連續(xù)梁橋的設(shè)計(jì)具有參考意義。

1 兩跨鋼-混組合連續(xù)梁有限元模型

在A(yíng)BAQUS有限元軟件中建立鋼-混組合連續(xù)梁橋(含橋面鋪裝結(jié)構(gòu)層)有限元模型，見(jiàn)圖1。橋面鋪裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為3層：瀝青上面層(AC-13C)、瀝青下面層(SUP-25)、C50混凝土，為防止水泥混凝土移動(dòng)，在水泥混凝土與鋼梁之間設(shè)置剪力釘。

圖1 兩跨鋼-混組合連續(xù)梁(橋面鋪裝結(jié)構(gòu))有限元模型

鋼-混組合連續(xù)梁橋分為兩跨60 m，每跨30 m，寬度13 m，橋梁縱向由3片工字鋼主縱梁組成，工字鋼縱梁高1.224 m，主梁間距6 m。選用C3D8R八節(jié)點(diǎn)實(shí)體單元對(duì)鋼-混組合連續(xù)梁橋有限元模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，為保證計(jì)算結(jié)果的精確性，移動(dòng)荷載經(jīng)過(guò)位置網(wǎng)格加密[13-14]。

縱梁采用Q345D鋼，材料為均質(zhì)、各向同性的線(xiàn)彈性材料，橋面鋪裝層間完全連續(xù)，橋面鋪裝層具體參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 橋面鋪裝結(jié)構(gòu)材料參數(shù)表[15]

利用有限元法將兩跨鋼-混組合連續(xù)梁橋進(jìn)行離散，橋梁振動(dòng)方程

(1)

求解鋼混組合橋動(dòng)力方程時(shí)，阻尼矩陣采用瑞利阻尼假設(shè)。

[C]=α[M]+β[K]

(2)

式中，α、β為阻尼系數(shù)，采用經(jīng)驗(yàn)公式確定

(3)

(4)

式中，ω1、ω2為兩跨鋼-混組合連續(xù)梁前兩階固有頻率；ξ1、ξ2為前兩階振型阻尼比。

2 移動(dòng)均布荷載在有限元模型中的實(shí)現(xiàn)

利用有限元軟件ABAQUS建模，采用單輪組單軸載，輪胎接地形狀簡(jiǎn)化為矩形[16]，即荷載作用區(qū)長(zhǎng)度為0.184 m，寬度為0.2 m，見(jiàn)圖2(a) ，輪胎接地壓強(qiáng)為0.7 MPa。將行車(chē)荷載簡(jiǎn)化為豎向荷載并通過(guò)調(diào)用Fortran語(yǔ)言編寫(xiě)的子程序DLOAD來(lái)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)荷載的施加，見(jiàn)圖2(b)。

圖2 移動(dòng)均布荷載作用示意圖

3 模態(tài)分析

假設(shè)連續(xù)梁每跨具有均勻分布的質(zhì)量和剛度，由艾勒爾-柏努利(Euler-Bernoulli)梁理論，兩相鄰等跨連續(xù)梁第s跨的第n階陣型函數(shù)可表示為

φns(x)=Anssinαnsx+Bnscosαnsx+Cnssinhαnsx+Dnscoshαnsx

(5)

對(duì)應(yīng)的第n階固有頻率為

同時(shí)，為帶動(dòng)當(dāng)?shù)刎毨?hù)一起通過(guò)產(chǎn)業(yè)脫貧，公司在省、市、縣產(chǎn)業(yè)精準(zhǔn)脫貧的精神指導(dǎo)下，通過(guò)黨建引領(lǐng)，啟動(dòng)“掛包幫”“轉(zhuǎn)走訪(fǎng)”項(xiàng)目建設(shè)，利用“黨支部+企業(yè)+合作社+基地+農(nóng)戶(hù)”的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)模式，為種植戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)菌包等資料，并派專(zhuān)業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)到田間地頭，給合作社種植戶(hù)進(jìn)行一對(duì)一的技術(shù)指導(dǎo)，確保農(nóng)戶(hù)能種出符合市場(chǎng)要求的產(chǎn)品，最后公司按品質(zhì)分級(jí)收購(gòu)。

(6)

式中，E為彈性模量；I為慣性矩；m為質(zhì)量。

采用Lanczos方法計(jì)算該橋梁的前三階固有頻率，并與精確解相比較，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 固有頻率表

由表2可以看出：有限元法計(jì)算的固有頻率值與理論精確解值存在一定誤差，相對(duì)誤差不大于10%，在誤差允許范圍內(nèi)。因此，利用此有限元模型的結(jié)果進(jìn)行分析計(jì)算是較為真實(shí)可靠的。

4 兩跨鋼-混組合連續(xù)梁橋各層的動(dòng)力響應(yīng)

依據(jù)上述有限元模型，計(jì)算分析移動(dòng)荷載作用下連續(xù)梁橋第一跨跨中上面層位移、應(yīng)力和沖擊系數(shù)等動(dòng)力響應(yīng)，討論移動(dòng)荷載的速度、載重以及剪力釘布置和軸數(shù)等對(duì)連續(xù)梁橋動(dòng)力響應(yīng)的影響。

4.1 橋面鋪裝層各跨豎向撓度分析

圖3給出了速度為30 m/s時(shí)兩跨鋼-混組合連續(xù)梁跨中上面層的豎向撓度曲線(xiàn)，并分析移動(dòng)荷載分別以不同速度、不同載重通過(guò)橋面時(shí)，兩跨連續(xù)梁橋第一跨跨中豎向撓度的變化趨勢(shì)。

圖3 兩跨鋼-混組合連續(xù)梁豎向撓度比較

由圖3可以看出：(1)在移動(dòng)速度為30 m/s作用下，連續(xù)梁第一跨、第二跨跨中上面層豎向撓度最大值分別為6.02 mm、6.41 mm。第二跨豎向撓度較大，相差0.39 mm。(2)觀(guān)察兩跨跨中的豎向撓度圖形可知，橋梁各跨跨中位置豎向撓度最大值分別出現(xiàn)在0.6 s和1.5 s時(shí)刻，不一定精確地出現(xiàn)在跨中位置(對(duì)應(yīng)時(shí)刻應(yīng)為0.5 s和1.5 s)，而是在跨中左右位置上。(3)在移動(dòng)荷載作用下，連續(xù)梁第一跨豎向撓度變化比較復(fù)雜，其中，當(dāng)移動(dòng)荷載速度從10 m/s增至20 m/s、30 m/s、40 m/s時(shí)，其豎向最大撓度分別為3.76 mm、5.80 mm、6.02 mm、5.55 mm。以上數(shù)據(jù)說(shuō)明，當(dāng)移動(dòng)荷載速度從10 m/s增至30 m/s時(shí)，連續(xù)梁豎向撓度有一定程度增加；當(dāng)移動(dòng)荷載速度從30 m/s增至40 m/s時(shí)，連續(xù)梁豎向撓度減小。此外，當(dāng)移動(dòng)荷載速度越低，豎向動(dòng)撓度隨時(shí)間波動(dòng)越明顯。(4)隨著載重由0.5 MPa分別增加至0.7 MPa、0.9 MPa時(shí)，載重分別提高了40%和29%。跨中豎向撓度隨載重的增加而增加，分別為4.34 mm、6.02 mm、7.24 mm，分別提高了39%和20%， 這與載重的增加總體上呈線(xiàn)性變化。

4.2 橋面鋪裝層各跨豎向應(yīng)力分析

圖4給出了橋面各鋪裝層豎向應(yīng)力變化曲線(xiàn)。

圖4 兩跨鋼-混組合連續(xù)梁豎向應(yīng)力比較

由圖4可以看出：(1)在豎向應(yīng)力方面，兩跨鋼-混組合連續(xù)梁橋面鋪裝層主要承受壓應(yīng)力，上面層、下面層和水泥混凝土層的最大壓應(yīng)力分別為0.32 MPa、0.28 MPa、0.19 MPa，各層最大壓應(yīng)力相差0.04 MPa、0.09 MPa?？梢?jiàn)移動(dòng)荷載作用下路面結(jié)構(gòu)的垂直動(dòng)應(yīng)力隨深度的增加而減小。(2)在豎向應(yīng)力方面，剪力釘主要承受壓應(yīng)力，其最大壓應(yīng)力為43.07 MPa。與路面結(jié)構(gòu)上面層、下面層和水泥混凝土層相比，剪力釘?shù)呢Q向最大壓應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其上各層。第一跨主縱梁主要承受壓應(yīng)力，最大壓應(yīng)力為4.29 MPa。剪力釘在水泥混凝土層協(xié)助承受壓應(yīng)力效果明顯。主縱梁最大壓應(yīng)力值較剪力釘最大壓應(yīng)力值降低了10%。(3)當(dāng)在10 m/s時(shí)，最大豎向壓應(yīng)力為0.10 MPa；當(dāng)速度在20～40 m/s范圍內(nèi)最大豎向壓應(yīng)力值均在0.3 MPa左右?？梢?jiàn)低速移動(dòng)荷載作用下對(duì)橋面鋪裝層豎向應(yīng)力很小，但在中速和高速移動(dòng)荷載作用下，橋面鋪裝層會(huì)出現(xiàn)較大豎向壓應(yīng)力，其最大豎向壓應(yīng)力約為低速狀態(tài)的3倍。并且，當(dāng)移動(dòng)荷載接近和離開(kāi)作用位置時(shí)，鋪裝層內(nèi)出現(xiàn)較小拉應(yīng)力。(4)隨著載重由0.5 MPa分別增加至0.7 MPa、0.9 MPa時(shí)，載重分別提高了40%和29%，連續(xù)梁橋跨中豎向壓應(yīng)力和豎向拉應(yīng)力均變大，其中，豎向壓應(yīng)力變化幅度較大，其最大值分別為0.22 MPa、0.32 MPa、0.40 MPa，提高了45%和25%，這與載重的增加大致呈線(xiàn)性變化。

4.3 橋面鋪裝層各跨橫向應(yīng)力分析

圖5給出了橋面各鋪裝層橫向應(yīng)力變化曲線(xiàn)。

圖5 兩跨鋼-混組合連續(xù)梁橫向應(yīng)力比較

由圖5可以看出：(1)在橫向應(yīng)力方面，兩跨鋼-混組合連續(xù)梁橋面鋪裝層主要承受壓應(yīng)力，各層最大壓應(yīng)力相差不大。其中，上面層、下面層和水泥混凝土層的最大壓應(yīng)力分別為0.24 MPa、0.16 MPa、0.038 MPa。由此可見(jiàn)，加入剪力釘大幅減小了水泥混凝土層所受橫向應(yīng)力。(2)剪力釘既承受拉應(yīng)力又承受壓應(yīng)力。其中，最大拉應(yīng)力為2.87 MPa;最大壓應(yīng)力為0.90 MPa?？梢?jiàn)，剪力釘主要承受拉應(yīng)力，最大拉應(yīng)力值為最大壓應(yīng)力值的3.19倍。(3)在橫向應(yīng)力方面，主縱梁既承受拉應(yīng)力又承受壓應(yīng)力。其中，最大拉應(yīng)力為0.26 MPa;最大壓應(yīng)力為0.13 MPa?？梢?jiàn)，主縱梁主要承受拉應(yīng)力，其最大拉應(yīng)力值為最大壓應(yīng)力值的2倍。(4)當(dāng)在低速狀態(tài)10 m/s時(shí)橫向應(yīng)力較小，為0.15 MPa;當(dāng)速度在20～30 m/s范圍內(nèi)，橫向應(yīng)力呈現(xiàn)出隨速度的提高有較小增長(zhǎng)；當(dāng)速度為40 m/s時(shí)，橫向應(yīng)力顯現(xiàn)出降低的趨勢(shì)。整體上來(lái)看當(dāng)移動(dòng)荷載處于中高速狀態(tài)時(shí)，所受橫向壓應(yīng)力(約0.24 MPa)較低速狀態(tài)時(shí)提高了60%；當(dāng)移動(dòng)荷載處于超速狀態(tài)時(shí)，所受橫向壓應(yīng)力(0.2 MPa)較低速狀態(tài)時(shí)提高了30%。同時(shí)，當(dāng)移動(dòng)荷載接近和離開(kāi)作用位置時(shí)，鋪裝層內(nèi)出現(xiàn)了較小拉應(yīng)力，且橫向拉應(yīng)力隨著車(chē)速提高略有增大。(5)隨著載重由0.5 MPa分別增加至0.7 MPa、0.9 MPa時(shí)，載重分別提高了40%和29%，跨中橫向壓應(yīng)力和橫向拉應(yīng)力均變大。其中，橫向壓應(yīng)力變化幅度較大，其最大值分別為0.18 MPa、0.24 MPa、0.31 MPa，提高了33%和29%，這與載重的增加大致呈線(xiàn)性變化。

4.4 橋面鋪裝層各跨縱向應(yīng)力分析

圖6給出了橋面各鋪裝層縱向應(yīng)力變化曲線(xiàn)。

由圖6可以看出：(1)在縱向應(yīng)力方面，兩跨鋼-混組合連續(xù)梁橋面鋪裝層主要承受壓應(yīng)力，面層最大壓應(yīng)力相差不大，而水泥混凝土層縱向應(yīng)力明顯減小。其中，上面層、下面層和水泥混凝土層的最大壓應(yīng)力分別為0.26 MPa、0.20 MPa、0.099 MPa。剪力釘主要承受壓應(yīng)力，最大壓應(yīng)力為16.42 MPa。由此可見(jiàn)，加入剪力釘大幅減小了水泥混凝土層所受縱向應(yīng)力。主縱梁主要承受壓應(yīng)力，最大壓應(yīng)力為6.05 MPa。(2) 在10～20 m/s速度范圍內(nèi)，最大縱向壓應(yīng)力隨車(chē)速的提高而增大；在20～30 m/s速度范圍內(nèi)，最大縱向壓應(yīng)力隨車(chē)速的提高無(wú)顯著變化；在30～40 m/s速度范圍內(nèi)，最大縱向壓應(yīng)力隨車(chē)速的提高呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì)。 (3)隨著載重由0.5 MPa分別增加至0.7 MPa、0.9 MPa時(shí)，載重分別提高了40%和29%，跨中縱向壓應(yīng)力和縱向拉應(yīng)力均變大，其中，縱向壓應(yīng)力變化幅度較大，其最大值分別為0.18 MPa、0.26 MPa、0.33 MPa，提高了44%和27%，這與載重的增加大致呈線(xiàn)性變化。

4.5 橋面鋪裝層沖擊系數(shù)分析

沖擊系數(shù)反映了動(dòng)力荷載對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力作用。表3和表4給出了橋面各鋪裝層沖擊系數(shù)變化趨勢(shì)。

汽車(chē)荷載的沖擊系數(shù)可表示為

(7)

式中，Yjmax為在汽車(chē)過(guò)橋時(shí)測(cè)得的效應(yīng)時(shí)間歷程曲線(xiàn)上，最大靜力效應(yīng)處量取的最大靜力效應(yīng)值；Ydmax為在效應(yīng)時(shí)間歷程曲線(xiàn)上最大靜力效應(yīng)處量取的最大動(dòng)撓度值。

其中，靜撓度值由動(dòng)撓度圖形采用三次多項(xiàng)式[17]擬合而得。

表3 不同速度下橋梁第一跨跨中豎向最大動(dòng)撓度、靜撓度和沖擊系數(shù)表

由表3可以看出：移動(dòng)荷載作用下，沖擊系數(shù)隨速度的提高有變大并且逐漸穩(wěn)定的趨勢(shì)。移動(dòng)荷載速度越低，豎向動(dòng)撓度隨時(shí)間波動(dòng)越明顯。

表4 不同載重下橋梁第一跨跨中豎向最大動(dòng)撓度、靜撓度和沖擊系數(shù)表

由表4可以看出：隨著載重的增加，沖擊系數(shù)顯示為先減小后增大的趨勢(shì)，甚至超過(guò)了一般情況下汽車(chē)引起的沖擊系數(shù)。在一定載重范圍內(nèi)，雖然沖擊系數(shù)隨載重的增大而有所降低，但這3種情況下載重為0.9 MPa時(shí)的沖擊系數(shù)最大。

4.6 不同剪力釘布置時(shí)連續(xù)梁橋的動(dòng)力響應(yīng)分析

分析移動(dòng)荷載速度為30 m/s、載重為0.7 MPa，以每根主縱梁上不同剪力釘布置情況下通過(guò)橋面時(shí)，兩跨連續(xù)梁橋第一跨跨中剪力釘?shù)臋M橋向剪應(yīng)力和順橋向剪應(yīng)力的動(dòng)力響應(yīng)以及各響應(yīng)最大值的變化趨勢(shì)，結(jié)果見(jiàn)圖7。

圖7 不同剪力釘布置時(shí)各橋向剪應(yīng)力

由圖7可以看出：(1) 隨著剪力釘由1排增加至3排時(shí)，橫橋向剪應(yīng)力均為0.02 MPa，增加剪力釘對(duì)橫橋向剪力幾乎沒(méi)有影響。(2) 隨著剪力釘由1排增加至3排時(shí)，順橋向剪應(yīng)力最大值分別為13.80 MPa和5.15 MPa，最大順橋向剪應(yīng)力減小了37%。

4.7 不同軸數(shù)時(shí)連續(xù)梁橋的動(dòng)力響應(yīng)分析

為分析車(chē)輛軸數(shù)對(duì)橋面鋪裝層的影響，將移動(dòng)荷載設(shè)為單軸單輪和雙軸單輪對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)圖8。

圖8 不同軸數(shù)作用下橋面動(dòng)力響應(yīng)

由圖8可以看出：(1)車(chē)輛軸數(shù)對(duì)兩跨連續(xù)梁豎向撓度影響較大，其中當(dāng)車(chē)輛為單軸單輪時(shí)，連續(xù)梁第一跨豎向撓度為6.02 mm；當(dāng)車(chē)輛為雙軸單輪時(shí)，連續(xù)梁第一跨豎向撓度為11.52 mm，其豎向撓度增加了91.36%。(2)車(chē)輛軸數(shù)對(duì)兩跨連續(xù)梁豎向應(yīng)力影響不大，當(dāng)車(chē)輛為單軸單輪時(shí)，連續(xù)梁第一跨豎向應(yīng)力為0.32 MPa；當(dāng)車(chē)輛為雙軸單輪時(shí)，連續(xù)梁第一跨豎向應(yīng)力為0.30 MPa，相差0.02 MPa。

5 結(jié)論

通過(guò)建立兩跨鋼-混組合連續(xù)梁有限元模型，可以獲得移動(dòng)荷載作用下鋪裝系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)。結(jié)果表明：

(1)在移動(dòng)荷載作用下，兩跨鋼-混組合連續(xù)梁豎向撓度有一定差距，其中第二跨豎向撓度較大；隨著車(chē)速的增加，兩跨鋼-混連續(xù)梁橋豎向撓度先增大后減小，在車(chē)速為30 m/s時(shí)有最大值；豎向撓度的最大值隨載重增長(zhǎng)關(guān)系接近于線(xiàn)性；豎向撓度的最大值隨車(chē)輛軸數(shù)的增加而增加。

(2)移動(dòng)荷載作用下路面結(jié)構(gòu)的垂直動(dòng)應(yīng)力隨深度的增加而減??；低速移動(dòng)荷載作用下對(duì)橋面鋪裝層的豎向應(yīng)力很小，但在中速和高速移動(dòng)荷載作用下橋面鋪裝層會(huì)出現(xiàn)較大豎向應(yīng)力，其最大豎向壓應(yīng)力約為低速狀態(tài)的3倍；豎向壓應(yīng)力的最大值隨載重增長(zhǎng)關(guān)系接近于線(xiàn)性；車(chē)輛軸數(shù)的改變對(duì)豎向應(yīng)力幾乎沒(méi)有影響。

(3)在橫向應(yīng)力上，鋪裝層主要承受壓應(yīng)力，而剪力釘和主縱梁主要承受拉應(yīng)力；中高速狀態(tài)時(shí)鋪裝層所受橫向壓應(yīng)力較低速狀態(tài)時(shí)提高了60%，超速狀態(tài)情況下橫向壓應(yīng)力較低速狀態(tài)時(shí)提高了30%；橫向應(yīng)力的最大值隨載重增長(zhǎng)關(guān)系接近于線(xiàn)性。

(4)在縱向應(yīng)力上，橋梁各層主要承受壓應(yīng)力；最大縱向壓應(yīng)力隨車(chē)速的提高呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)；縱向應(yīng)力的最大值隨載重增長(zhǎng)關(guān)系接近于線(xiàn)性。

(5)沖擊系數(shù)隨速度的提高有變大并且趨向穩(wěn)定的趨勢(shì)；沖擊系數(shù)在一定載重范圍內(nèi)顯示為先減小后增大的趨勢(shì)。

(6)剪力釘?shù)牟贾脤?duì)橋梁的抗剪能力有一定的提高，特別是在順橋向方向可承受較大剪應(yīng)力。