基于剪切疲劳破坏的钢桥面双层SMA铺装寿命预估分析

许 鹰^1，2，黎文杰^1*，李新舟¹，夏立翔¹，丑志静³

(1. 北京建筑大学 土木与交通工程学院，北京 100044;2. 北京建筑大学 北京市城市交通基础设施建设工程技术研究中心，北京100044; 3. 北京市市政工程设计研究总院有限公司，北京100082)

摘　要：为探究钢桥面铺装结构中决定其使用寿命的主要病害和关键设计指标，以武汉白沙洲大桥为分析对象，考虑车辙、铺装层底的弯曲疲劳破坏以及防水粘结层的剪切疲劳破坏3种病害形式，针对性地选择和建立车辙深度、弯曲疲劳寿命和剪切疲劳寿命预估模型，结合铺装结构在-10～70 ℃范围内的有限元力学分析结果，以及白沙洲大桥实际的温度分布和交通量状况，计算分析了白沙洲大桥钢桥面铺装结构3种病害的发展演化规律。结果表明，决定白沙洲大桥使用寿命的主要病害形式为防水粘结层的剪切疲劳破坏。规范中以抗剪强度作为防水粘结层的抗剪性能控制指标在本案例中并不合理，建议将层间剪切疲劳作为关键性指标纳入设计指标体系。对于已建成桥梁，可采取增加铺装层厚度和控制交通量的方式延长铺装结构的使用寿命。

关键词：钢桥面铺装;病害;有限元分析;疲劳寿命预估;结构优化