正交异性钢桥面新型复合铺装结构研究

针对正交异性钢桥面存在的主要破坏形式,提出其铺装层相应的4个主要设计指标:铺装层表面拉应力、铺装层与钢桥面板层间剪应力、铺装层垂直压应变和铺装层剪应力。利用有限元方法,以铺装层与含加劲肋和纵横隔板的正交异性钢桥面局部梁段作为计算对象,进行有限元分析,分析各个设计指标随铺装过渡层模量和铺装层厚度的变化规律。首次提出以水泥基材料为过渡层、焊钉为剪力连接件和SMA13为表层的新型复合铺装系统,并进行了热相容试验、高温复合车辙试验和复合梁疲劳试验等一系列小型试件试验研究。研究结果表明,增大铺装过渡层模量或适当增加铺装层厚度,有助于降低正交异性钢桥面板的应力和应变,使铺装层总体受力越有利;与传统双层沥青混凝土铺装结构相比,新型复合铺装系统性能更优越。     

大跨径钢桥铺装组合结构疲劳性能研究

由于钢桥面的特殊结构,常用疲劳试验装置不能很好地模拟桥面铺装的疲劳破坏模式。为了正确评价桥面铺装沥青混合料的疲劳性能,通过有限元分析,建立钢桥面铺装最不利荷载模型,检验各铺装结构的抗疲劳性能。根据有限元分析模型提出了进行钢桥面铺装组合结构疲劳试验的室内疲劳试验模型。按照模型尺寸加工了试验装置,并对常用的3种桥面铺装组合结构进行了疲劳试验验证,试验结果与3种铺装组合结构在实体工程中的使用寿命基本吻合。     

环氧沥青混凝土钢桥面铺装疲劳寿命研究

基于钢桥面铺装的裂缝特点及断裂力学理论,引入裂纹尖端位移CTOD参数研究了钢桥面铺装环氧沥青混凝土裂纹扩展阶段的疲劳演化规律。考虑材料的不均匀性,试验采用切口三点弯曲梁试验方法,在MTS试验系统上进行了3组钢桥面铺装复合梁的疲劳试验,定义了三点弯曲梁方法中环氧沥青混凝土的裂纹起裂点和疲劳破坏点。研究结果表明:环氧沥青混合料的疲劳寿命与断裂韧度有很好的相关性。通过拟合试验结果而建立的以CTOD为参数的预测模型可以方便地预测钢桥面铺装环氧沥青混凝土裂纹扩展阶段的疲劳寿命。     

大跨径钢桥面铺装典型结构路用性能评价与研究

大跨径钢桥面沥青混凝土铺装材料的性能对行车舒适性及面层材料的耐久性有重要的影响。在了解各类铺装材料特性和适用性的基础上,提出了3种典型铺装结构方案。并以舟山西堠门大桥为项目依托,对钢桥面铺装3种复合铺装结构的高温稳定性、低温弯曲性能、疲劳性能以及防水性能进行了综合研究,对比了3种复合铺装结构的性能差异。在进行疲劳性能分析时,根据有限元分析结果,创新性地建立了室内组合结构疲劳分析试验模型。通过试验验证了3种复合铺装结构作为钢桥面铺装的综合技术性能,为今后的桥面铺装工程提供了一定的理论基础。     

超高性能混凝土钢桥面铺装组合结构弯拉疲劳性能研究

为评估树脂连接超高性能混凝土钢桥面铺装结构的抗弯刚度及疲劳耐久性能,通过三点式加载钢板-超高性能混凝土复合梁,并结合电阻应变片测试复合梁受力特征。结果表明,树脂连接超高性能混凝土钢桥面铺装结构的肋板焊缝、层间钢板及铺装表面应力基本随荷载作用增大而呈幂函数增长,且铺装应力随距钢板距离增长呈线性增长;在等效标准轴载140 kN作用下,层间黏结结构可消耗吸收应力约1.6 MPa,经疲劳加载大于1 200万次未发生损伤破坏,表现出良好的抗弯拉疲劳性能。树脂连接超高性能混凝土钢桥面铺装结构避免了焊接剪力钉造成应力损伤影响。     

钢桥面铺装层疲劳试验模型研究综述

如何选取有效的钢桥面铺装层疲劳试验模型,是研究和解决钢桥面铺装结构层疲劳裂缝问题的关键所在。从试验桥跟踪观测、直环道加速加载试验和复合结构疲劳试验模型3个方面,对钢桥面铺装层疲劳试验模型的研究进展进行了系统、深入的阐述,并分析了每类疲劳试验模型的优缺点,为钢桥面铺装结构疲劳试验模型的进一步研究提供借鉴和参考。     

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。     

钢桥面薄层环氧树脂混凝土铺装材料路用性能试验研究

针对桥梁工程实践中对于钢桥面铺装习惯采用较厚结构,而铺装仍然出现大量早期损坏的问题,对钢桥面铺装设计控制指标进行了分析,提出采用特制环氧树脂混凝土的钢桥面薄层铺装结构。对特制环氧树脂混凝土进行了圆柱体单轴压缩试验、冻融劈裂试验、车辙试验和小梁弯曲试验、小梁弯曲疲劳试验,分析了采用特制环氧树脂混凝土铺筑钢桥面薄层铺装的可行性。采用直道足尺疲劳试验,分析了钢桥面特制环氧树脂混凝土薄层铺装的施工性能,并对其综合路用性能进行了评价。试验结果表明,钢桥面采用特制环氧树脂混凝土薄层铺装能够满足力学上的要求,路用性能能够达到工程要求。     

复合浇注式钢桥面沥青铺装的路用性能

为评估钢桥面复合浇注式铺装的路用性能,基于南京四桥开展了直馏硬质沥青浇注式混凝土与高弹改性沥青AC混合料设计及性能验证,通过车辙试验、低温弯曲试验、疲劳试验与变形协调试验对复合铺装结构进行研究。结果表明:复合浇注式铺装具备优异的低温抗裂性能、疲劳性能与变形协调性能,且高温抗车辙性能良好;通车运营4年后,桥面铺装性能优良,为国内类似工程项目提供有益借鉴。     

钢桥面铺装疲劳性能研究综述

钢桥面铺装疲劳问题一直是全世界所关注的难题。综合近些年国内外钢桥面铺装疲劳试验模型、理论研究方法及新兴铺装材料疲劳方面的最新研究成果,对其优缺点、应用现状等展开全面系统的分析,结果表明:在试验模型方面主要有小梁弯曲试验、劈裂疲劳试验、复合梁试验、直环道加速加载试验及试验桥模型,复合梁模型以其对钢桥面铺装实际疲劳过程的准确模拟、高精度、试验可控性好及适于室内进行等优势在铺装体系疲劳性能研究方面运用最为广泛,但其边界条件问题仍未解决,小梁弯曲疲劳模型对单纯铺装材料的疲劳研究效果最好;在理论研究手段方面有唯像学、能量法及力学近似法3类,唯像学结合复合梁试验及数理统计应用较多,但近些年在能量法及力学近似法方面的应用在不断提升;在新兴铺装材料的研究方面以刚性材料超高性能混凝土系列及高延性水泥基复合材料(ECC)铺装研究力度最强、应用前景最好,但两者在复杂应力、环境下疲劳问题和与钢板界面黏结方面研究有待加强,尤其是ECC铺装各项性能研究尚处于起步阶段,离实际应用仍很遥远。     

钢桥面铺装修复界面疲劳特性试验

为研究钢桥面沥青铺装坑槽病害修复界面的疲劳性能,定量评价病害修复界面的修复效果,采用改进的Overlay Tester试验方法进行钢桥面铺装材料疲劳断裂试验。选取完好的Overlay Tester试件、含有初始裂缝的Overlay Tester试件和切割后进行黏接的Overlay Tester试件3种状态,分别采用传统的评价标准（荷载降低93%）、特定周期数和荷载降低75%三个评价标准进行分析,试验过程中采用高清视频记录裂缝扩展过程。建立基于荷载-周期曲线的疲劳方程,分析了疲劳破坏特征及裂缝扩展过程,提出了裂缝扩展速率、疲劳断裂能和裂缝完全贯穿时的周期3个量化评价指标。研究结果表明：不同状态下Overlay Tester试件的荷载-周期均呈幂函数关系;修复界面疲劳断裂过程复杂,微观层面的集料形状对裂缝扩展的路径有显著影响;考虑疲劳过程的疲劳断裂能和裂缝完全贯穿时的周期2个指标修复效果小于表征单次加载断裂的裂缝扩展速率计算的修复效果,更符合实际工程应用效果。     

钢桥面铺装组合结构的路用性能研究

对比研究了5种钢桥面铺装组合结构(EA-10+EA-10、EA-10+SMA-10、GA-10+EA-10、GA-10+SMA-10和SMA-10+SMA-10)的高温性能、疲劳性能、抗滑性能及防水性能等;同时考察了二阶环氧树脂防水粘结剂与铺装组合结构的界面粘结性能。试验结果表明,采用高韧性环氧沥青混凝土的组合结构具有优异的路用性能;二阶环氧树脂防水粘结剂能很好地适用于各种铺装组合结构。通过试验验证了5种铺装组合结构的综合技术性能,为我国钢桥面铺装提供一定的理论参考。     

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.     

ERS铺装对钢桥面板疲劳性能的影响及参数分析

为了研究树脂沥青组合铺装体系(ERS)对正交异性钢桥面板疲劳性能的影响,以宜昌伍家岗长江大桥为工程背景,采用ANSYS软件分别建立有、无铺装层的钢桥面板足尺节段有限元模型,针对不同温度条件下铺装层对钢桥面板疲劳性能的影响作用进行系统研究.结果表明:考虑铺装层与钢桥面板的协同受力之后,U肋与顶板焊接细节4个疲劳易损部位的...     

钢纤维增强聚合物改性混凝土疲劳性能

钢纤维增强聚合物改性混凝土(SFRPMC)是一种新型的桥面铺装材料,它克服了聚合物改性混凝土与钢纤维混凝土的缺点,吸收了两者的优点,形成包括高强度、高抗冲击能力、高延展性、优秀的裂缝控制、高耐久性和低渗透率等优良性能且容易施工,是理想的桥面铺装材料。本文将对其疲劳性能进行一些研究。     

基于钢筋网联结的钢-ECC组合桥面结构抗弯性能试验研究

为解决正交异性钢桥面铺装层破损及钢桥面结构疲劳开裂等病害问题,提出一种基于钢筋网联结的正交异性钢板-轻质超高韧性水泥基复合材料(ECC)组合桥面结构体系。试验结果表明:1)基于钢筋网联结的钢-ECC组合桥面结构具有良好的承载能力和控制裂缝能力;2)不同配筋组合桥面板的开裂强度不低于4.33 MPa,能够满足组合桥面的横向抗拉应力要求;3)ECC和钢板之间界面的滑移值很小,界面抗剪能力强。     

铁路桥梁超高性能混凝土桥面铺装力学性能分析

针对铁路桥梁超高性能混凝土桥面铺装层的受力特点,结合某连续钢桁梁特大桥工程,采用有限元软件建立力学分析模型。通过对桥面铺装层最不利荷载位置进行分析,研究桥面铺装结构的纵、横向应力及疲劳应力,发现超高性能混凝土铺装层能够有效改善正交异性钢桥面板的应力状态,确定了超高性能混凝土铺装层设计的力学控制指标。     

钢桥面铺装材料疲劳性能研究

针对钢桥面铺装层容易出现疲劳开裂与车辙破坏的特点,提出采用4种有代表性的铺装层沥青混合料,通过应变控制模式下的四点弯曲疲劳试验方法,研究其疲劳特性以提高钢桥面铺装层的抗疲劳耐久特性和高温稳定性。通过多个应变水平下的疲劳试验,分析了沥青混合料劲度模量与改性沥青品质、疲劳寿命、滞后角的关系,验证了疲劳寿命与累积耗散能在双对数坐标下的线性关系,得出不同改性沥青混合料的疲劳曲线和疲劳方程。不同的铺装层材料很难建立相同的疲劳预测模型,只能根据直接的疲劳试验获得混合料的抗疲劳耐久特性。