张己存

（甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司,甘肃 兰州 730030）

0 引言

我国桥梁设计，并未把铺装部分按受力结构计算，仅作为构造措施。《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）对正交异性板钢桥面铺装规定如下：正交异性板钢桥面沥青混凝土铺装结构应根据桥梁纵面线性、桥梁结构受力状态、桥面系的实际情况、当地气象与环境条件、铺装材料的性能等综合研究选用。本文通过子结构法减少计算量，分析结构尺寸、温度、制动及超载对正交异性钢桥铺装层的影响。

1 有限元模型的建立

以板壳理论和弹性力学理论为基础，采用ANSYS有限元软件对正交异性钢桥面铺装层建立三维实体铺装层分析模型[1]。要求其能综合考虑整体效应（汽车荷载及温度）、空间效应（梁的剪力滞）及局部效应（车轮局部加载）的影响，并在可接受效率下保证计算精度[1]。对铺装层而言，需将其划分为较小单元,但是桥梁结构尺寸较大，这样整体模型规模超大，且计算耗时久。为了节省机时，在此采用子结构法—超单元思想[2]。

子结构法即在整体结构分析中，将非线性部分作为子结构生成凝聚态的超单元矩阵 (刚度矩阵、质量矩阵、阻尼矩阵)，在后续非线性分析中可直接调用，届时与非子结构部分界面节点之间耦合即可。钢桥面铺装层，其纵、横加劲肋与桥面板材料均为弹性材料的钢材，将这部分作为超单元能节省较大机时，而铺装层则为非子结构部分。采用Solid185 3D八节点实体单元，模拟整体结构（纵、横加劲肋、铺装层），Matrix50矩阵单元则为被调用的超单元[3]，见图1。……