摘要

玻璃桥面板是由夹胶玻璃板单元拼接在钢框架上组成的桥面结构，多应用于栈道、

廊桥等景观工程。对于此类结构，外部荷载直接作用在夹胶玻璃板件，再传递到主框

架结构上，玻璃板的力学性能是设计玻璃桥面结构的重要因素之一。一方面由于夹胶

层介质的存在，夹胶玻璃板在面外荷载作用下的力学响应区别于单层板件，使用传统

板件设计理论进行计算会产生较大的误差。另一方面，若玻璃桥面板用于通行车辆，

汽车的轮压荷载将对玻璃板产生较大的局部效应，并且伴随一定的动力响应，这与人

群作用有较大差异，现有相关规范对此类问题考虑不足。本文以夹胶玻璃板为研究对

象，考虑板件受局部轮压荷载的静、动力问题，进行了理论推导、试验研究和数值分

析，主要工作如下：

(1)考虑层间剪切变形的影响，建立适用于多层夹胶玻璃板的面外受弯力学模型，

采用规范方法、等效厚度法以及本文层合板理论，对三层夹胶玻璃板的挠度、应力进

行解析分析。结果表明，理论计算结果与试验结果吻合较好，其玻璃板件在极限状态

下的应力值仅为规范计算值的50%，计算结果更为合理，避免了规范计算过于保守的

问题。

(2)对PVB夹胶层材料进行了不同加载速率的拉伸性能试验，分析了PVB材料的

应力-应变曲线的双线性特征。使用超弹材料Mooney-Rivlin三参数模型，进行夹胶玻

璃板夹层材料模型的拟合。结果表明，PVB夹胶材料各力学参数受加载速率的影响程

度存在明显差异，极限应变率的影响最小，弹性模量次之，极限强度的影响最大。

(3)开展夹胶玻璃板受面外局部荷载作用的力学性能试验研究，考虑边界约束、加

载位置的影响，分析了夹胶玻璃板在弯曲作用下的挠度、应力分布情况。结果表明，

两边简支的夹胶板承载力约为四边简支条件的71.8%，而单层玻璃极限承载力在此状

态下的比值仅为51.4%，荷载作用于夹胶玻璃板角位置时极限承载力最低，仅为板件

中心受载的86.5%，而单层玻璃极限承载力在此状态下的比值仅为64.8%。

(4)基于理论与试验结果，建立夹胶玻璃板的层合板数值模型，进行玻璃桥面板的

车桥耦合振动模拟，研究车速、夹胶层厚度、玻璃层数、阻尼系数以及桥面不平度等

因素对车辆和桥面结构位移、加速度的影响规律。结果表明：车辆的位移、加速度响

应随着车速的增加呈现非线性降低；车辆的位移、加速度响应随着夹胶层厚度的增大

-I-

呈现二次非线性增长；钢架、玻璃板在1/4跨位置处的动力放大系数均明显大于其跨中

位置；随着夹胶层厚度、桥面不平度的增大，桥面板结构的动力放大系数均呈现二次

非线性增加趋势。

关键词：桥梁工程，夹胶玻璃板，车行作用，层合板理论，抗弯试验，车桥耦合模拟

II

ABSTRACT

Glassbridgedeckisabridgedeckstructurecomposedofagroupoflaminatedglass

panelssplicedonasteelframe,whichismostlyusedinlandscapeprojectssuchasplank

roadsandcoveredbridges.Forthiskindofstructure,theexternalloaddirectlyactsonthe

laminatedglassplateandthentransmitstothemainframestructure.Themechanicalproperty

ofthelaminatedglassplateisoneoftheimportantfactorsinthedesignoftheglassbridge

deckstructure.Becauseoftheexistenceoflaminatedmedium,themechanicalresponseof

laminatedglassplateunderout-of-plane