基于摩擦力修正的钢桥面刚性铺装环氧树脂黏结层抗剪性能研究

为了研究钢桥面刚性铺装环氧树脂黏结层抗剪性能,通过多角度斜剪试验测试不同工况下的层间抗剪强度。基于摩擦力修正对试验数据进行处理,分析受剪角度、温度对环氧树脂黏结层抗剪强度,以及正应力与剪应力之间的数值关系。结果表明:由于摩擦力的存在,试验得到的名义抗剪强度大于实际抗剪强度,需要考虑基于摩擦力进行修正;考虑摩擦力修正后的环氧树脂黏结层正应力与剪应力在所有试验温度下均存在良好的线性关系,符合摩尔-库仑理论;环氧树脂黏结层抗剪强度随温度升高降幅明显,随受剪角度增大则降幅较小;在剪切角度变大的过程中,摩擦系数充当了阻碍抗剪强度降低的作用,摩擦系数如果过大,将导致计算出的名义抗剪强度偏高,错误评价黏结材料抗剪性能,因此在试验中应尽可能消除摩擦力的影响。     

SMA层下二阶热固性环氧沥青黏结层的试验研究

在夏季高温天气下桥面温度高达60℃以上,桥面铺装结构中的常规沥青类粘结层的黏附能力会随温度升高大幅下降,造成沥青铺装面层与下层之间的黏结及抗剪强度不足而发生剪切推移病害.采用二阶环氧沥青作为SMA层下的防水黏结层进行了试验研究,验证了其作为SMA层下防水黏结层的可行性.     

基于黏弹性力学分析和线性累积疲劳损伤理论的钢桥面铺装疲劳寿命预估

对常用于钢桥面铺装表层的SMA沥青混凝土和环氧沥青混凝土进行-10℃、0℃和15℃四点弯曲疲劳试验,得出疲劳曲线和疲劳方程;使用动态剪切流变仪(DSR)、Q800动态热机械分析仪(TMA)和UTM-25伺服液压系统对SMA沥青混凝土、浇注式沥青混凝土、环氧沥青混凝土、Eliminator防水黏结层、环氧沥青和改性乳化沥青等常用钢桥面铺装材料进行动态力学试验,获取黏弹性力学参数,并进行有限元数值模拟,得出荷载温度耦合作用下铺装表面最大横向弯拉应变.计算江西九江长江公路大桥不同温度区域下的交通量,根据线性累积疲劳损伤理论预估钢桥面铺装的使用寿命.结果表明:环氧沥青混凝土铺装结构疲劳寿命预测结果优于浇注式沥青混凝土铺装结构,后者更适合于北方寒冷地区的气候条件,双层环氧沥青混凝土增加Eliminator防水黏结层后能显著提高其使用寿命.     

桥面防水黏结层材料性能优选及工程应用

防水黏结层材料性能直接影响桥面铺装结构的整体性和使用耐久性。基于弹性层状体系理论分析了桥面铺装结构内部最大剪应力分布规律;依托太原二环高速公路桥面铺装工程,监测了防水黏结层服役温度与气温的变化规律;基于斜剪试验,测定了SBS改性沥青、环氧改性沥青、氯丁胶乳涂料、AR改性沥青碎石4种防水黏结层在0℃、45℃下的抗剪强度;结合防水黏结层施工工艺,提出施工关键环节技术要求。结果表明:防水黏结层材料弹性模量对其承受的最大剪应力影响较为显著,而厚度影响较小;防水黏结层材料服役温度的合理确定,宜介于当地最高气温加10℃、当地最低气温减2℃的范围;4种防水黏结层抗剪强度差异性较大,橡胶改性沥青碎石在0℃、45℃试验条件下其抗剪强度相对较高(分别为3.44MPa、0.65MPa),宜在温差相对较大地区推广使用。     

环氧沥青混凝土钢桥面铺装的弯曲特性

采用理论分析与室内试验相结合的方式，研究了环氧沥青混凝土钢桥面铺装的弯曲特性。首先采用有限元方法分析了正交异性钢桥面铺装的变形特性，然后完成了3根环氧沥青混凝土铺装复合梁试件在弯曲荷载作用下的应变分布测试，以及一15—70℃温度条件下复合梁试件静、动载挠度的测试。结果表明，正交异性钢桥面及其铺装层的局部变形特性可用简支复合梁试件模拟，应变沿环氧沥青混凝土铺装复合梁截面高度的分布为线性，环氧沥青混凝土铺装层与钢板界面上应变不连续，温度对复合梁挠度的影响为S形分布，对动静载挠度比的影响为V形分布。     

不同类型混凝土桥面铺装防水黏结层抗剪强度测试

目前桥面铺装很多早期损坏是由防水黏结层破坏诱发的,防水黏结材料抗剪强度不足会导致面层推挤、拥包、波浪和车辙的产生。因此黏结层应当具备较强的抗剪切性能。依托浙江省交通厅项目《混凝土桥梁耐久性沥青铺装结构研究》,选择热喷SBS改性沥青、优止水高效防水剂（水泥基）、AWP-2000沥青基桥面黏结防水层涂料三种防水黏结层材料,进行剪切性能试验,分析比较三种材料的抗剪性能,为工程中防水黏结材料的选用提供一定的依据。     

环氧沥青混凝土在济南黄河三桥中的应用

环氧沥青混凝土是一种理想的钢桥面铺装材料,具有较高的强度与较强的低温抵抗变形能力。其温度稳定性与耐久性均非常优异,能够很好的满足钢桥面铺装的要求。结合济南黄河三桥施工工程,分析了环氧沥青混凝土的特点,介绍了济南黄河三桥钢桥面铺装工程环氧沥青混凝土的施工工艺、施工难点及其解决措施。     

环氧沥青钢桥面铺装整体大修方案设计与工程实施研究

针对环氧沥青钢桥面铺装大修工程方案设计和实施开展系统研究工作,依托湛江海湾大桥环氧沥青钢桥面铺装大修工程,通过有限元数值模拟分析了铺装层模量对其受力状态影响,结合环氧沥青混合料性能试验评价,确定了具有较高模量、抗疲劳性能较好的热拌型环氧沥青铺装结构方案。铺装层环氧沥青混合料采用细级配混合料,有助于提高铺装与钢板间抗剪和黏结强度。确定了旧环氧沥青铺装的清除施工程序和工艺,采用整幅维修方式有利于提高施工效率及铺装整体性,并显著减少交通运行影响。     

国产环氧沥青桥面防水黏结材料路用性能研究

防水黏结层是桥面铺装结构中的薄弱层,环氧沥青以其优良的黏结、抗刺穿和防水性能在桥面防水黏结层中逐渐得到广泛应用.为了研究环氧沥青的防水黏结性能,试验研究了不同温度时环氧沥青防水黏结材料的力学性能和微观结构,并与SBS改性沥青进行对比.结果表明,SBS改性沥青最佳用量为2.0 kg/m2,环氧沥青防水黏结材料最佳用量为1.0 kg/m2,与SBS改性沥青相比,环氧沥青防水黏结材料具有良好的抗剪切破坏及层间黏结能力.     

温度对防水黏结材料性能影响的试验分析

选择3种钢桥面铺装防水黏结材料,分别用于浇注式沥青混合料铺装体系和环氧沥青混合料铺装体系,通过室内拉拔试验和剪切试验评价温度对其黏结性能的影响。结果表明,温度会显著影响防水黏结剂的黏结性能,随着温度升高,其黏结强度逐渐下降;对于同一防水黏结体系或铺装组合结构,日本环氧黏层油的温感性强于美国环氧黏结剂和二阶环氧黏结剂;对于同一防水黏结剂,浇注式沥青混合料铺装体系的温感性强于环氧沥青混合料铺装体系;温度、铺装层混合料及组合结构类型均会影响防水黏结剂的黏结性能。     

环氧沥青水泥混凝土桥面防水粘结层性能研究

本文采用剪切试验和拉拔试验,在不同试验温度和粘结剂用量试验条件下,对环氧沥青水泥混凝土桥面防水粘结层力学性能进行研究,并与SBS改性沥青、SBS改性乳化沥青和雨虹防水涂料等材料进行性能对比。研究表明环氧沥青作为水泥混凝土桥面防水粘结材料具有超出其他材料的优良抗剪切和抗拉拔性能,可以改善桥面铺装与水泥面板的粘结状态,避免因粘结层的强度不足导致粘结层剪切破坏,从而导致脱层病害;同时避免了防水粘结层破损导致铺装和桥面板严重的水损害病害,可以有效延长铺装寿命。因此推荐环氧沥青作为京石改扩建工程中水泥混凝土桥面防水粘结层材料。     

钢桥面UHPC铺装层的黏结性能试验研究

在钢桥面的铺装设计中,由于标高控制和自重控制要求,普通混凝土铺装层因厚度大、自重高难以满足设计要求,因此亟需薄厚度、高性能的铺装层,而超高性能混凝土(UHPC)是潜在可满足设计要求的铺装材料.但在循环交通荷载下,UHPC铺装层与钢板之间的黏结作用尚缺乏试验研究.研究开展了五点弯曲疲劳试验和剪切试验,研究UHPC钢桥面铺装层的黏结特性和抗疲劳破坏能力,并基于数值计算结果,将疲劳加载次数转换为标准轴载作用次数.研究发现,在标准车辆轮载作用下难以快速对试样产生损伤.即使试样黏结界面边缘开裂,稳定不变的变形也暗示裂缝并未扩展至内部,即试样内部损伤有限,仍然具有良好的承载力.含有栓钉的UHPC-钢桥面黏结界面的等效抗剪切强度为12.4 MPa左右,其破坏形式为栓钉的剪切破坏.UHPC与钢板之间协同作用十分显著,铺装后相对于无铺装的钢板刚度提升1倍左右.     

改进型环氧沥青混凝土钢桥面铺装低温施工技术

为解决气温低于10℃条件下环氧沥青钢桥面铺装的施工技术难题,以太原天龙山区域道路高架桥钢桥面铺装为例,通过调整环氧沥青材料配比和施工控制参数,参照普通沥青混凝土的施工特性,建立了改进型温拌环氧沥青混合料的拌合、摊铺、碾压温度与环氧沥青表观黏度的关系,确定了在0℃～5℃气温条件下拌合温度采用100℃～110℃、摊铺温度采用90℃～100℃、碾压温度采用40℃～80℃、最大容留时间大于120min的环氧沥青混凝土施工参数,并成功实施了较低气温下钢桥面环氧沥青混凝土铺装。     

混凝土桥面防水黏结层剪应力有限元分析

采用ANSYS有限元软件模拟分析混凝土桥面沥青铺装结构层间最大剪应力的变化规律。研究表明,防水黏结层的最大剪应力随沥青铺装层厚度、模量增大而降低;当防水黏结层模量为10 MPa～50 MPa时,沥青铺装层底层、防水黏结层的层间最大剪应力波动较大,模量为50 MPa～100 MPa时波动趋势稍缓,超过200 MPa后趋于平缓,因此,优选防水黏结层模量为100 MPa～300 MPa;车辆制动与超载重载对桥面铺装层层间最大剪应力影响显著,摩擦系数从0.2增至1.0时,防水黏结层内部的最大剪应力由0.133 MPa增至0.283 MPa,增幅为112.8%,超载系数与桥面铺装结构层间最大剪应力呈线性正相关,控制车辆超载、重载可有效避免桥面铺装层发生剪切破坏。探求沥青铺装结构层间最大剪应力变化规律,为优选防水黏结层的材料提供理论支撑。     

采用预制-现浇UHPC板的钢桥面铺装受力性能研究

为解决现有钢桥面铺装因大面积现浇超高性能混凝土(UHPC)产生收缩开裂,需密集配筋,施工现场需要大量蒸养设备等问题,提出了一种采用预制-现浇UHPC板的钢桥面铺装。通过钢-预制UHPC板界面、钢-现浇UHPC板界面和预制-现浇UHPC界面局部模型试验,揭示了采用预制-现浇UHPC板的钢桥面铺装各关键界面黏结性能;通过节段足尺模型试验与有限元分析,明确了车辆荷载下采用预制-现浇UHPC板的钢桥面铺装的荷载效应。研究结果表明：钢-预制UHPC板界面受拉和受剪破坏均发生于粘胶层与预制UHPC板结合面,法向抗拉和切向抗剪承载力可保守地取5.2 MPa和8.7 MPa;栓钉间距在150~320 mm之间时,栓钉加密对钢-现浇UHPC板界面抗剪承载力影响较小,可根据中国规范进行现浇UHPC板中栓钉承载力的计算,抗剪刚度可保守的取110.0 kN·mm^-1;界面凿毛处理和湿接缝采用蒸汽养护,可使预制-现浇UHPC接缝的抗剪强度分别提升23%和20%,预制-现浇UHPC接缝抗剪强度可保守地取2.4 MPa;在3倍车辆设计荷载作用下,UHPC板以及钢-UHPC板界面的应力均小于容许应力。提出的采用预制-现浇UHPC板的钢桥面铺装方案可行。     

江阴大桥钢桥面柔性防水粘结层特性分析

沥青铺装与钢桥面板间的脱层破坏是钢桥面铺装层较常见的一种病害破坏类型,而防水粘结层的层间特性是病害的主导因素,因此,对防水粘结层的层间特性进行分析尤为重要。结合江阴大桥钢桥面铺装研究课题,采用理论力学方法对不同温度和荷载条件下的层间剪切性能进行了分析;然后通过室内拉拔试验与剪切试验,得出防水粘结层的拉拔强度随温度变化的回归方程与不同温度条件下的剪切强度,通过对比研究得出结论认为:江阴大桥钢桥面铺装发生整体性剪切破坏的可能性较小,所用防水粘结层材料可以承担铺装在多种不利条件下的抗剪响应。     

混凝土桥面沥青铺装层对防水层剪应力影响分析

应用有限元方法,对在车辆荷载作用下的桥面铺装结构体系中的沥青混凝土面层和其下的防水层进行剪应力计算,并且计算分析了改变沥青混凝土面层厚度、弹性模量和泊松比等参数对防水层剪应力的影响。依据计算结果提出了在以抗剪强度为验算指标的桥面沥青混凝土铺装设计方法中关于抗剪强度指标的建议。     

不同影响因素下桥面防水层最大剪应力变化规律研究

应用有限元方法,对在车辆荷载作用下的桥面铺装结构体系中的沥青混凝土面层和其下的防水层进行剪应力计算,并且计算分析了改变沥青混凝土面层厚度、弹性模量和泊松比等参数对防水层剪应力的影响。依据计算结果提出了在以抗剪强度为验算指标的桥面沥青混凝土铺装设计方法中关于抗剪强度指标的建议。     

白沙洲大桥钢桥面铺装层修复方案受力分析与材料设计

针对武汉白沙洲大桥钢箱梁桥面铺装的破坏情况,分析了铺装层病害的原因,采用新型防水粘结材料和界面粗糙化处理技术对铺装层破坏部位进行实施了抗滑移修复方案,应用有限元法分析了车轮荷载作用下的正交异性钢桥面铺装层剪应力的变化规律,同时对防水粘结层材料的粘结强度、抗剪强度和弯曲变形性能进行室内试验,并且成功实施了白沙洲大桥钢桥面修复工程试验段。研究结果可以为白沙洲大桥的全面改造提供参考。     

基于环氧沥青黏结层的混凝土桥面薄层铺装疲劳性能研究

采用损伤-断裂力学的方法,就基于环氧沥青黏结层的混凝土桥面薄层铺装在循环荷载作用下的力学行为和疲劳损伤特性进行理论分析。为改善混凝土桥面铺装调平层与铺装层间的黏结、防水性能和避免铺装层早期开裂病害,提出基于环氧沥青黏结层的混凝土桥面薄层铺装技术。基于黏弹性损伤模型的能量转换方法,对混凝土桥面薄层铺装复合结构的应力场、应变场及损伤场分布状况和演变规律进行研究。同时,建立了结构的疲劳寿命理论预测公式。结合沪苏浙高速公路江苏段三白荡特大桥桥面铺装实体工程,对基于环氧沥青黏结层的沥青混凝土铺装层疲劳寿命预估模型进行现场验证。结果显示,基于环氧沥青黏结层的混凝土桥面薄层铺装具有很好的抗疲劳性能。