高温季节桥面沥青铺装层温度场预估

为了准确预估高温情况下桥面沥青铺装层内的温度分布状况,建立了基于热传导学的桥面铺装层有限元模型.对沥青路面不同深度下温度分布情况进行预估,并对相同气温变化下路面桥面温度场差异性进行研究.研究结果表明:桥面沥青铺装层温度分布状况与大气温度、太阳辐射变化有关,铺装层内温度最大值随深度不同分别出现在下午16:00～18:00,此时桥面铺装层温度大于路面温度2℃左右,最低温度出现在上午8:00,此时桥面铺装层温度小于路面温度3℃左右.     

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.     

热管对沥青混凝土温度场调节的室内模拟

沥青混凝土在太阳光的照射下温度迅速上升,影响路面的高温稳定性。通过室内试验,采用红外光模拟太阳光照射,利用热管良好的传热特性,可将沥青混凝土内部的热量快速转移,有效降低路面内的升温速率。埋有热管的沥青混凝土试块内部升温速度小于未埋热管试块,且越接近热管热端的部位升温越慢,并增大路面降温过程中的降温速率;埋有热管试块的降温速度明显大于未埋热管试块,90 min时间内埋管试块的降温幅度约高出10℃,从而提高路面的热稳定性。     

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.     

热管在沥青混凝土内部传热效率的影响因素分析

热管在热传导方面具有无可比拟的优势,但在沥青混凝土路面内传热降温仍处于室内试验研究阶段。热管传热效率受沥青混合料结构、石料种类、热管埋深和热管类型等因素的影响。通过室内模拟试验,测定埋热管沥青混凝土内部温度随不同因素影响的变化规律,同时揭示了热管对减缓沥青混凝土升温、加速降温、提升高温稳定性的积极作用。     

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。     

钢桥面浇筑式铺装层微波加热试验研究

为了高效、高质量地修复钢桥面病害,采用微波对钢桥面浇筑式铺装层试样进行加热,采集了沥青混凝土及钢板在加热过程中的温度参数,加热结束后对沥青混凝土与防水层进行了分离,并对单个磁控管、磁控管阵列的试验结果进行了对比。结果表明:阵列加热5～6 min,钢桥面浇筑式铺装层表面温度为170℃左右;浇注式沥青混凝土与防水层结合面温度为80℃左右时,沥青混凝土与防水层容易分离,加热温度越高越容易分离,但加热温度过高会引起沥青混凝土表面产生老化、烧焦等现象。     

钢桥面与环氧沥青铺装界面剪切特性

为了给钢桥面铺装设计提供参考,针对钢桥面铺装工程中普遍采用的环氧沥青混凝土铺装结构,考虑了温度、法向应力等影响因素,进行了钢桥面与环氧沥青混凝土铺装界面剪切特性的试验研究。采用钢-混凝土界面剪切试验装置(Steel-Concrete Interface Shear,SCIS),在25℃、60℃两种温度和0,0.2,0.5,0.7 MPa四级法向应力水平下测试了钢桥面与环氧沥青混凝土铺装界面的剪切性能,获得了界面剪切破坏形态、抗剪强度、残余抗剪强度、剪应力-剪切变形曲线等试验结果,分析了温度、法向应力对界面抗剪强度的影响规律以及界面的黏结-滑移机理。基于摩尔-库仑强度理论建立了钢桥面与环氧沥青混凝土铺装界面在25℃和60℃两种温度条件下的抗剪强度包络线。研究结果表明:在仅考虑温度和压、剪应力的条件下,钢桥面与环氧沥青混凝土铺装界面破坏产生于防腐涂装与防水黏结层的界面区;界面抗剪强度随温度降低和法向应力水平增加而增大;残余抗剪强度受温度影响较小,主要随法向应力增加而增大;界面剪应力-剪切变形曲线具有韧性破坏特征且呈四阶段发展规律;钢桥面与铺装界面的抗剪强度包络线可采用摩尔-库仑强度理论进行建立。     

基于钢桥面铺装层内部温度变化监测的隔热降温材料优选试验研究

为进一步探索对钢桥面沥青铺装层高温病害的预防性研究,该文利用热电偶连接数显装置的温度监测设备,在完成室外模拟监测钢桥面铺装结构内部温度试验检测方法和隔热降温型铺装结构设计的基础上,对分别基于MMA+纳米SiO_2气凝胶保温毡+GA+SMA钢桥面铺装结构和掺轻质空心玻璃微珠的MMA+GA+SMA钢桥面铺装结构以及MMA+GA+SMA普通钢桥面铺装结构进行了同一试验环境下的沥青铺装层内部温度监测。试验结果显示:相比普通钢桥面铺装结构,纳米SiO_2气凝胶保温毡对沥青铺装层可实现约18%的平均降温幅度,掺轻质空心玻璃微珠的MMA对沥青铺装层可实现约11%的平均降温幅度。综合沥青铺装层内部温度波动范围、平均降温幅度以及钢板与沥青铺装层温度的差异大小3个方面评判,认为设置有纳米SiO_2气凝胶保温毡的钢桥面铺装结构对沥青铺装层的隔热降温作用最为显著。     

钢桥面铺层温度场分析

为了准确确定钢桥面铺装层的使用温度条件,在分析钢桥面铺装温度场影响因素的基础上,结合钢箱梁桥梁段构造特点,确定了钢桥面铺装温度场的边界条件。并以热传导定律为基础,采用Abaqus有限元软件建立了含钢箱梁的桥面铺装层温度场分析模型,采用多个特征日温度条件参数,对钢桥面铺装表面、高弹改性沥青混合料SMA10与浇注式沥青混合料GA10层间、钢桥面顶板温度场变化规律进行了分析,结果表明:钢桥面铺装层使用温度区间为-10~70℃,具有夏季使用温度高、高温作用时间长的特点,使用温度超过50℃的持续时间可达13 h以上;在不同气候环境下,钢桥面铺装层不同深度处最高温度的滞后现象不明显,同时刻的最高温差仅为4. 4℃,但SMA表面与钢箱梁内部空气最大温差可达20. 3℃,与环境最大温差可达30. 7℃。此外,建立了关于太阳辐射强度、环境温度与钢桥面铺装层使用温度的计算模型。计算模型回归分析结果表明:太阳辐射强度对不同层位温度差影响较大,且影响程度高于环境温度。最后,结合现场监测数据,对计算模型进行了验证与修正,确定系数b的取值为1. 358,并对系数a进行了修正,使计算模型趋于简化,更为准确。     

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。     

混凝土桥面沥青铺装层受力敏感性分析

针对混凝土桥面沥青铺装层,进行铺装层沥青混凝土的受力分析,包括铺装层的粘结层结构状态、水平作用力、温度、超载的敏感性分析。同时为了明确对铺装层沥青混凝土的性能要求,把铺装层的受力状态与普通路面结构的受力状态进行对比分析,分析结果表明粘结层结构状态、水平作用力、温度及超载对铺装层受力状态有显著影响,桥面铺装受力情况比路面面层结构不利,因此应提高桥面铺装沥青混凝土的性能,尤其是沥青混凝土的抗疲劳性。     

水泥砼桥面与沥青铺装层间界面特性研究

水泥砼桥面与沥青铺装层的层间结合性能直接影响桥面沥青铺装层的使用寿命。文中采用室内剪切试验和拉拔试验分析桥面粘结层材料的性能,结果显示抗剪强度与粘结强度随温度变化而改变,温度升高时抗剪强度和粘结强度降低。     

环氧沥青混凝土材料在钢桥面铺装中的应用

大跨径钢桥桥面铺装层的使用条件和受力状态十分恶劣,对铺装层材料要求非常高.环氧沥青混凝土具有很高的强度、优良的耐疲劳和耐腐蚀性能,优良的高温稳定性和水稳定性,并且在低温条件下的收缩系数与钢板相近,导致其温度应力大幅度的降低.因此,环氧沥青混凝土适合用作大跨度钢桥桥面铺装材料.     

桥面防水粘结材料关键指标对比试验研究

针对水泥砼桥面沥青铺装防水粘结材料性能差异较大而带来的诸多质量问题,选择AMP、5％SBR改性沥青、5％SBS改性沥青和环氧沥青4种较常用的防水材料,测试其在0、25、60℃3种温度下的剪切强度、拉拔强度、透水性3个关键指标.结果表明,温度升高,各桥面防水粘结材料的抗剪强度、抗拉强度均有不同程度的下降;作为水泥砼桥面沥...     

寒冷地区浇注式沥青混凝土高温稳定性与技术指标研究

为进一步了解浇注式沥青混凝土在我国寒冷地区应用时的使用性能,研究了浇注式沥青混凝土破坏机理,分析了现行规范对浇注式沥青混凝土高温性能的规定,调查了我国实际工程中浇注式沥青混凝土的使用情况。分析了沥青混凝土桥面铺装层层间受力状态,并对我国寒冷地区桥面铺装层高温环境特征进行研究。得到了我国浇注式沥青混凝土桥面铺装实体工程动稳定度值的区间,其中67%的实体工程动稳定度大于1 000次/mm,33%处于400~500次/mm范围内。得到了铺装层厚度、铺装层模量、超载、温度对桥面铺装层层间力学性能的影响规律,不同影响因素对桥面层间的最大剪应力影响程度的大小排序为:温度超载厚度材料模量。我国北方寒冷地区夏季最高温可达42. 6℃,在我国寒冷地区使用浇注式沥青混凝土时,需将高温稳定性能作为重要因素考虑,建议以工程所在地七月最高气温作为浇注式沥青混凝土铺装层设计高温设防值。建议增加车辙试验作为浇注式沥青混凝土高温性能评价方法,采用动稳定度作为评价指标。有关结论可为浇注式沥青混凝土设计与施工提供参考。     

环氧沥青混凝土材料在钢桥面铺装中的应用

大跨径钢桥桥面铺装层的使用条件和受力状态十分恶劣,对铺装层材料要求非常高.环氧沥青混凝土具有很高的强度、优良的耐疲劳和耐腐蚀性能,优良的高温稳定性和水稳定性,并且在低温条件下的收缩系数与钢板相近,导致其温度应力大幅度的降低.因此,环氧沥青混凝土适合用作大跨度钢桥桥面铺装材料.     

大跨径钢桥面沥青混合料特性研究

针对钢箱梁桥面铺装层在行车荷载和温度综合作用下的应力应变特征，提出使用环氧沥青混合料，以提高钢桥面沥青铺装层的低温抗弯拉变形能力和高温稳定性能，通过对环氧沥青混合料的马歇稳定度，低温抗弯拉强度，高温稳定性能和疲劳强度等试验研究，综合论证和评叙环氧沥青混合料的桥面铺装性能，研究表明，环氧沥青混合料作为钢桥面铺装材料，较其它沥青材料有明显的优势。     

环氧沥青混合料疲劳衰变特性试验

为获取钢桥面铺装环氧沥青混合料的疲劳衰变特性,首先基于正交异性桥面板-铺装层组成的复合结构模型,计算出标准胎压、超载50％以及超载100％胎压作用下铺装层的最大拉应变,作为疲劳试验应变水平的选取标准;然后,采用小梁四点弯曲疲劳试验对3组不同温度和不同应变条件下的环氧沥青混合料疲劳性能进行测试;最后,利用威布尔公式对不同温度与应变条件下的环氧沥青混合料疲劳寿命与疲劳裂纹扩展时的作用次数进行预测.结果表明:环氧沥青混合料初始模量大小仅与温度相关,与应变水平无关;在10℃和20℃时,1.38 MPa以下胎压以及30℃时0.7 MPa胎压作用500万次均不发生疲劳破坏;30℃时,1.1 MPa和1.38 MPa胎压分别作用66 833次和35 480次出现疲劳损坏现象;相同应变作用下,试验温度越低,小梁疲劳破坏越快;环氧沥青混合料疲劳曲线可明显分为试验设备稳定、疲劳裂缝启裂、疲劳裂缝扩展3个阶段.研究结果可为环氧沥青混合料铺装疲劳寿命预估以及预防性养护提供理论依据.     

桥面铺装排水联结层设计与性能评价

提出一种厚度只有7cm的具有排走层间滞留水与降低桥面温度的桥面铺装结构。这种桥面铺装结构主要包括了桥面、防水黏结层、排水联结层、沥青层。其中排水联结层是采用CAVF法设计的粒径不超过10mm的多孔沥青混凝土,原材料选用辉绿岩与高黏改性沥青,在完成混合料设计后,针对排水联结层进行渗水实验与对比隔热降温实验,证明了所设计的排水联结层可排除层间滞留水与降低桥面铺装结构的温度,延长桥面铺装结构的使用寿命。同时还采用了正交设计法设计了层间剪切实验,对不同防水黏结层的黏结力进行了试验,得出影响排水联结层层间黏结作用不同因素的重要关系:试验温度沥青种类正压力碎石撒布方案。同时综合考虑经济因素,最佳的防水黏结层应为高黏度沥青撒布0.6～1.18mm粒径碎石。