设防水层的混凝土桥桥面铺装结构剪应力计算与分析

应用有限元法，对设防水层的水泥凝土桥桥面沥青铺装结构进行了剪应力计算，分析了防水层的厚度，模量，泊松比，沥青混凝土铺装层厚度和模量等参对结构层剪应力的影响，认为层间最大剪应力主要取决于面层厚度和防水层模量，相同的防水层模量通过增加面层厚度是降低层间剪应力的最有效手段，在计算与分析的基础上，给出了常用参数范围内的剪应力计算诺模图。     

杭州湾大桥水泥混凝土桥梁桥面铺装方案设计

欧美混凝土桥梁桥面一般铺设防水层或防水系统,大多采用双层式(防水层 面层)或三层式(防水层 中间层 磨耗层)铺装,总厚度为4～10 cm;我国高速公路混凝土桥梁所采用的沥青铺装与路面结构基本相同,对于特大型桥梁,桥面铺装类型主要有SMA、浇注式沥青混凝土和环氧沥青混凝土.杭州湾大桥混凝土桥梁桥面铺装推荐方案:铺装层,上层改性沥青SMA-13(45 mm)、粘层改性乳化沥青、下层改性沥青SMA-13(45 mm);防水层,砂粒式橡胶沥青混凝土防水找平层(25 mm)、反应性树脂下封层;桥面板,打砂,形成干燥、洁净、粗糙的界面.为此,笔者建议应着手开展高速公路混凝土桥梁桥面铺装技术研究,拟编制桥面铺装施工指南.     

广东省水泥混凝土桥面单层沥青铺装层使用状况调查与分析

为提高广东省高速公路水泥混凝土桥面铺装的使用性能,降低铺装层结构选用不当所带来的风险,对省内4个典型项目桥面铺装层的结构型式、使用状况及病害原因进行了调查分析,并采用有限元软件对铺装层厚度对铺装层内及层间的应力进行了计算分析。结果表明:单层沥青混凝土桥面铺装主要用在桥梁恒载限制的路段,需采用高粘度改性沥青做防水粘结层+高模量沥青混凝土或SMA的桥面铺装结构,且施工要求高,与单层沥青铺装层相比,采用双层沥青铺装层,铺装层内最大剪应力和沥青层与粘结层间剪应力分别下降18%和37%。     

海洋性气候条件下的桥面铺装防水技术

随着交通建设的快速发展和桥梁建造技术的日趋成熟,各种桥梁在我国得到了长足的发展,跨江、跨线桥梁已经不计其数。然而,我国对于桥面铺装的研究起步比较晚,桥面铺装的使用情况不能令人满意,早期损害现象比较普遍;对于处于海洋性气候条件下的桥梁桥面铺装,更是缺乏深入的研究。因此,有必要借鉴国外成功的经验,结合我国的国情,进行桥面铺装的研究及应用。对于水泥混凝土桥梁,在桥面沥青混凝土铺装实施之前,都要对桥面板进行界面处理,其主要目的是:清除混凝土表面强度比较弱的浮浆和异物,以提高桥面铺装与混凝土桥面板之间的粘结效果及整体性;增加混凝土桥面板的的粗糙性,改善沥青混凝土铺装与桥面板之间的结合力,提高层间抗剪强度。在水泥混凝土桥桥面板上,由于水泥混凝土内部存在的一些空隙和微裂缝,给水分进入混凝土内部提供了通道,进入内部的水会侵蚀混凝土并锈蚀钢筋,缩短了混凝土桥梁面板的使用寿命。所以,在水泥混凝土桥梁桥面铺装结构中设置防水层非常重要。对理想防水层(系统)的要求为:在设计年限内不透水,能承上启下将桥面板与铺装层连为一体,共同抵抗交通荷载的作用。本期特稿针对桥面铺装,分析了其防水体系的国内外研究现状,以及设计方法和施工技术,并对海洋气候条件下几种不同桥面防水结构体系的耐腐性能进行评价,可为我国桥面铺装工程的设计和施工提供参考。     

浅谈桥面铺装质量控制要点

桥面铺装指的是为保护桥梁板和分布车轮的集中荷载,用沥青混凝土、水泥混凝土、高分予聚合物等材料铺筑在桥梁板上的保护层。其作用是保护桥梁板防止车轮或履带直接磨耗桥面,保护主梁免受雨水侵蚀,并借以分散车轮的集中荷载。常用的桥面铺装有水泥混凝土,沥青混凝土两种铺装形式。在不设防水层的桥面上,也有采用防水混凝土铺装的。桥面铺装过早破损是桥梁的质量通病之一,是一个技术问题较多,质量缺陷多发的分项工程。由于桥面铺装直接承受车辆荷载的冲击、摩擦,与梁体一起变形,一起受力,在加上气候的影响,施工中若不精心组织,严格控制,势必出现桥面铺装混凝土空鼓、纵横向裂缝、龟裂、脱皮、平整度及标高不达标等可视病害,因此,如何保证桥面铺装层与梁顶面有良好的连(粘)结,并且铺装厚度尽可能满足设计要求是桥面施工控制的关键。     

水泥混凝土桥面沥青铺装层厚度的研究

通过对常见防水层材料和层间结合料进行直剪试验，采用弹性层状体系理论，对水泥混凝土桥桥面层间剪应力进行了力学计算与分析，并结合防水层、平整度、施工工艺和车辙指标的要求，提出了桥面沥青铺装厚度的计算方法，在此基础上，推荐了桥面铺装结构与厚度范围。     

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。     

水和超载对混凝土板沥青层间剪切疲劳寿命的影响

为弥补水泥混凝土板沥青铺装层间剪切疲劳寿命设计方法的不足,通过不同水环境、正压力条件下沥青混凝土及其与水泥混凝土板层间的抗剪强度和剪切疲劳试验,结合水泥混凝土板沥青铺装结构的三维有限元计算,探讨了水和超载对水泥混凝土板沥青铺装层间剪切疲劳寿命的影响。利用自行研制的可施加正压力的剪切试验仪,测试了2种水环境(无水和浸水)和3个正压力(0.3,0.5,0.7MPa)下沥青混凝土及其与水泥混凝土板层间抗剪强度,并进行了2种水环境、2个正压力(0.5,0.7 MPa)和4个剪切应力比(0.4,0.5,0.6,0.7)下沥青混凝土及其层间剪切疲劳试验。在此基础上,结合复合式路面结构的三维有限元计算,对比分析了不同水环境、垂直和水平荷载下沥青铺装层及其层间剪切疲劳寿命。研究结果表明:沥青混凝土和层间剪切疲劳寿命均与剪切应力比具有良好的双对数线性关系,剪切疲劳特性参数与材料特性、环境因素、交通荷载和沥青铺装结构等有关;层间抗剪强度和剪切疲劳寿命均低于沥青铺装材料的抗剪强度和剪切疲劳寿命,层间剪切破坏沿混凝土板表面发生;浸水导致层间剪切疲劳寿命降低85%以上,水平力和超压作用缩短层间剪切疲劳寿命45%以上,浸水比交通荷载的影响更大。     

水泥混凝土桥面力学响应影响因素分析研究

不同的桥面铺装结构参数、荷载形式、环境条件、桥梁跨径及层间接触条件等都会对沥青铺装层的力学响应产生影响,因此,有必要分析这些因素对水泥混凝土桥面铺装结构的应力应变状况的影响,为铺装层的设计和施工提供理论依据。     

水泥混凝土桥桥面沥青铺装层的有限元分析

桥面铺装问题解决的前提是明确铺装层结构的受力状态及特点。采用三维有限元分析方法,建立了完整的简支T梁混凝土桥,确定了临界荷位,分析了在非均布荷载作用下,不同沥青铺装层结构组合的力学响应。分析显示,当荷载完全作用于边梁一侧时,对铺装结构最为不利;非均布荷载对铺装层结构的力学响应有很大影响,凸型荷载产生的最大剪应力或是层间剪应力都明显大于凹型荷载产生的应力;铺装层间水平方向的相对滑移趋势随面层厚度的增大,显著减小;合理的材料设计和结构组合对沥青混凝土桥面铺装具有重要意义。     

超重荷载钢桥铺装结构设计与桥梁加固方案研究

交通荷载对钢桥面铺装的使用寿命有很大影响,为设计出满足超重行车荷载使用要求的钢箱梁桥面铺装,运用有限元方法分析了3种备选铺装结构在超重荷载作用下的力学性能,并进一步研究为改善铺装受力状况而采取的桥梁加固措施,为桥梁结构与桥面铺装一体化设计做出了有益的尝试。根据研究结果,推荐钢桥面采用"7.5 cm三层环氧沥青混凝土"铺装结构,并对桥梁结构采用在腹板附近加焊纵向加劲肋的方式进行加固。研究表明,增加铺装厚度以及钢桥面板局部结构的优化,可以较为明显地改善铺装的受力状况,建议钢桥结构设计与桥面铺装设计应同步、协调进行。     

混凝土桥面沥青铺装结构的剪切分析

车辙和推移是混凝土桥面沥青铺装结构的主要破坏形式之一,一方面是由于行车荷载作用下沥青层内产生较大的剪应力而引起沥青铺装层的塑性流动而逐渐形成车辙;另一方面是沥青混凝土面层和桥面层间粘结力不足而引起的推移、拥抱等剪切破坏。试图通过三维有限元的计算方法,考虑荷载的非均匀分布,系统分析层间接触条件不同时,不同铺装层结构组合时的剪应力响应。分析显示,非均布荷载和层间接触条件对铺装层结构的剪应力有很大影响,合理的材料设计和结构组合对沥青混凝土桥面铺装具有重要意义。     

Thus-12极薄磨耗层技术在桥面铺装改造中的应用

早期修建的很多桥梁采用水泥混凝土桥面铺装,水泥混凝土桥面行车噪音比沥青混凝土大,随着经济发展及环保要求的逐步提高,越来越多工程采用水泥混凝土铺装的城市桥梁通过"白改黑"来达到降噪、提升行车体验的目的。针对某城区高架桥的实际情况,在确保工程桥梁结构安全的前提下,选择了合理的桥面铺装改造方案,先彻底处治原桥面病害,然后精铣刨1.2cm厚原桥面铺装,最后铺筑1.2cm厚Thus-12极薄磨耗层。改造后桥面行车噪音明显降低,路面平整度及抗滑性能大幅提升,运营1年半后路面未发现明显病害,工程效果表明桥面铺装改造达到了预期目标。     

基于有限元法的混凝土梁桥沥青铺装结构力学分析

以高速公路混凝土梁桥沥青混凝土桥面铺装为研究对象,以弹性力学为理论基础,采用ANSYS有限元软件建立了混凝土梁桥沥青混凝土桥面铺装整体结构模型,将实体子午线轮胎模型运用到桥面铺装结构分析中,同时考虑了轴重和胎压对结构受力的影响,研究了多因素条件下混凝土梁桥沥青混凝土桥面铺装结构的应力敏感性,为复合桥面铺装结构设计提供参考依据。     

水泥混凝土桥面铺装结构设计方法

随着交通量和重型车辆的增多,许多水泥混凝土桥面铺装层都出现了不同程度的损坏。桥面铺装层的早期破损已经成为影响桥梁通行功能和诱发交通事故的一大病害。水泥混凝土桥面沥青铺装层病害调查表明,粘结层剪切破坏是桥面铺装的主要破坏类型之一,也是桥面铺装所特有的破坏类型。该文提出了以铺装层与水泥混凝土层间剪应力、铺装层表面拉应力作为关键指标的混凝土桥面沥青铺装层结构设计方法;并推荐适宜的沥青铺装厚度为6～10 cm。     

正交异性钢-混凝土组合桥面板纵桥向的压弯性能

针对传统正交异性钢桥面板疲劳开裂及沥青铺装破损桥梁工程两大难题,对有望应用于大跨度桥梁中的正交异性钢-混凝土组合桥面板的力学性能进行了试验及理论研究。为探究适用于组合梁斜拉桥的正交异性钢-混凝土组合桥面板纵桥向的受力性能,设计并制作了6个带U肋的正交异性钢-混凝土组合桥面板足尺试件,进行了轴向压力和弯矩加载试验,研究了不同轴向压力、不同混凝土等级对该组合桥面板受弯承载力、延性及塑性发展的影响,并提出了考虑轴压力影响的塑性抗弯承载力计算公式。研究结果表明：当轴向压力恒定时,组合桥面板在压弯荷载作用下的最终破坏形态均为跨中区域下部混凝土板的横向开裂及上部混凝土的压溃;轴压力对正交异性钢-混凝土组合桥面板的初始弹性抗弯刚度影响较小;不同轴压力下抗弯承载力降低值随着轴力的增大并未呈现显著递减趋势,这与轴向压力加载出现偏心距有关;轴压力会显著降低正交异性钢-混凝土组合桥面板的延性及塑性发展过程;将混凝土强度等级从C60提高到C80,并没有显著提高组合桥面板的初始弹性刚度、抗弯承载力、延性及延长其塑性发展过程;此外,提出的考虑轴压力影响的塑性抗弯承载力计算公式精度较高,可有效预测正交异性钢-混凝土组合桥面板的压弯承载力,为实际工程应用提供理论参考。     

浇筑式沥青混凝土在桥面铺装中的应用与发展现状

介绍浇筑式沥青混凝土在国内外新建桥面铺装和国内桥面维修中的应用情况,提出浇筑式沥青混凝土最新发展动态,列举新型浇筑式沥青混凝土在国内桥面维修中的最新工程实例,为以后浇筑式桥面铺装的发展提供研究方向.     

水泥混凝土梁桥沥青铺装结构设计方法探讨

以高速公路水泥混凝土梁桥沥青铺装层结构受力分析为基础,对复合桥面铺装结构设计方法进行了探讨,提出以沥青铺装层表面最大拉应力和最大剪应力分别作为结构设计的主要指标和辅助指标,同时对沥青混凝土桥面铺装结构设计方法及流程进行了总结,并进行了实例计算。