基于复合梁的环氧沥青混凝土的断裂准则研究

基于钢桥面铺装的裂缝特点及断裂力学理论,引入裂缝尖端位移CTOD参数分析环氧沥青混凝土复合梁三点弯曲梁试验,研究了温度对钢桥面铺装断裂特性的影响。试验结果表明,环氧沥青混凝土铺装断裂韧度CTODc与温度成正比,同一温度下平行试验得到的CTODc离散性较小。因此,CTOD参数有可能成为钢桥面铺装失稳断裂的参数,可用于评价钢桥面铺装的抗裂性能。     

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。     

基于楔入劈拉法的环氧沥青混凝土断裂参数数值分析

利用大型通用有限元软件ADINA模拟楔入劈拉试验,分析了裂缝扩展时环氧沥青混凝土的受力特性,计算了不同缝高比和不同温度时环氧沥青混凝土的断裂韧度KIC。研究表明：随着缝高比的增大,断裂韧度KIC减小,当缝高比在0．45—0．65时,断裂韧度KIC趋于稳定;温度对环氧沥青混凝土的抗裂性能有重要影响,断裂韧度KIC随温度升高呈减小趋势。将数值模拟得到的KIC与三点弯曲试验结果进行对比,两者得到的结论一致,证明了数值模拟提供的断裂韧度KIC是有效的。基于楔入劈拉试验的数值模拟方法为钢桥面铺装材料的断裂参数研究提供了一种有效途径。     

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。     

环氧沥青混凝土铺装材料低温性能研究

为了解环氧沥青混凝土铺装材料的低温特性,采用劈裂试验、小梁三点弯曲试验、断裂性能试验、约束试件温度应力试验、温缩系数试验对环氧沥青混凝土的低温性能进行全面的试验研究,试验结果显示环氧沥青混凝土在-15℃条件下劈裂强度和断裂韧性分别为13.0 MPa和2.02 MPa.m1/2,材料的断裂和转化点温度为-28.4℃和-27.8℃,且在-20~0℃低温范围内环氧沥青混凝土的线收缩系数平均值为1.40×10-5℃-1。研究表明,在低温条件下环氧沥青混凝土具有很高的强度、优良的抗断裂能力、稳定的变形能力以及良好的追从性能,完全满足国内大部分钢箱梁桥面铺装的低温设计要求。     

沪苏通长江公铁大桥主航道桥公路钢桥面铺装技术研究

沪苏通长江公铁大桥主航道桥公路钢桥面铺装采用“环氧沥青混凝土EA10+高弹改性沥青混凝土SMA-10”结构。针对铺装材料受力复杂、低温施工难度大及摊铺时降温速度过快等技术难题,从关键环氧类铺装材料性能、钢桥面铺装施工工艺和环氧沥青混凝土EA10保温措施3个方面开展研究。结果表明:国产环氧树脂粘结料和环氧沥青的23℃拉伸强度、断裂伸长率均优于同类进口产品,国产环氧沥青混凝土EA10的强度相比同类进口产品提高了10%,路用性能良好;环氧沥青在施工前进行预加热处理,以保障其低温施工和易性;环氧沥青混凝土EA10摊铺后前20 min升温、后期迅速降温;通过设置挡风墙、利用当日高温时段进行施工、增加30%的压实机械、优化施工碾压工艺等措施,有效保障了低温条件下大桥公路钢桥面的铺装施工质量。     

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。     

施工参数对热拌环氧沥青混合料性能的影响研究

热拌环氧沥青在我国钢桥面铺装上的应用已长达十五年之久,现结合苏通大桥养护工程,利用现场热拌环氧沥青混合料的施工,从容留时间、养生时间、养生温度、桥面振动、施工缝五个方面来分析施工因素的变化对热拌环氧沥青混合料性能的影响,为指导施工提供技术支撑。研究发现,热拌环氧沥青混合料容留时间越长,混合料空隙率越大,强度明显下降;强度随养生时间的延长逐步增大,室外养生5 d后趋于稳定;室外养生温度越高,混合料所需养生时间越短;桥面振动对固化初期的环氧沥青混合料强度和抗高温水损坏有一定影响,抗冻劈裂强度基本无影响;施工缝和裂缝处铺装层的回弹强度明显低于常规铺装层,不同类型裂缝扩展至5 cm时,铺装层强度恢复正常。     

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。     

临海钢箱梁桥环氧沥青桥面铺装裂缝快速修复技术研究

环氧沥青钢桥面铺装是国内外大跨径钢桥面铺装的主要类型之一,目前国内已完成的环氧沥青铺装面积达100万m2以上。由于环氧沥青极高的施工难度和国内高温重载的恶劣使用条件,部分环氧沥青钢桥面铺装使用不久后就出现了裂缝、鼓包等早期破损,临海钢桥面铺装由于多雨潮湿以及氯离子含量高等特点,裂缝修复要求更高,修复难度更大。本文通过多种材料的试验比选,根据初步比选结果,重点开展高强树脂材料灌缝技术研究,主要围绕裂缝修补材料强度、变形性能以及施工性能等方面开展研究,研究成果对提高临海钢箱梁桥环氧沥青铺装使用性能,延长铺装使用寿命具有重要意义。     

闵浦大桥钢桥面环氧沥青病害维修实践与探讨

近年来,特大型桥梁钢桥面环氧沥青铺装病害问题越来越困扰着大桥管养单位,出现的病害主要有裂缝、鼓包、坑槽等。以闵浦大桥为例,介绍了大桥经过近5年的运营后,钢桥面环氧沥青混凝土铺装层局部暴露出的表面裂缝、网裂、施工缝开裂等缺陷。针对传统的压浆手段维修效果不好、返修率过高的问题,提出了开槽、抛丸、粘结层涂设、双层环氧碎石维修的方案。该施工工艺在闵浦大桥上得到了很好的应用,效果较为有效。     

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。     

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.     

基于环氧沥青黏结层的混凝土桥面薄层铺装设计理论与方法

为改善混凝土桥面铺装调平层与铺装层间的黏结和防水性能,提出基于环氧沥青黏结层的混凝土桥面薄层铺装设计理论与方法。结合沪苏浙高速公路江苏段三白荡特大桥桥面铺装工程,对基于环氧沥青黏结层的混凝土桥面薄层铺装的受力特性、材料与结构指标、铺装体系的疲劳特性和设计方法等进行系统的分析与研究。在国内初次实施基于环氧沥青黏结层的混凝土桥面薄层铺装实体工程1.2km试验段,通车后的检测结果表明试验段平整度和运行状况良好。     

基于环氧沥青的水泥混凝土桥面铺装技术研究

本文结合对水泥混凝土桥面铺装病害的调研,提出了水泥混凝土桥面铺装结构相关技术要求;在此基础上分析了环氧沥青技术应用于桥面铺装的优势,并结合京石改扩建桥面铺装工程,提出了耐久性水泥混凝土桥面铺装结构,然后对其性能进行了评价。结果表明环氧沥青桥面铺装具有优良的高、低温性能和抗水损害性能,其线性收缩系数更加接近于水泥材料,降低了层间变形应力。采用环氧沥青后,整体上提高了桥面铺装的耐久性。最后结合京石改扩建工程的实施,总结提出了环氧沥青铺装的配合比设计、对接设备、生产运输、碾压和养护等施工控制要点,保证了桥面铺装质量。     

闵浦大桥环氧沥青混凝土铺装施工时温节点研究

针对闵浦大桥环氧沥青混凝土钢桥面铺装工程,根据环氧沥青的性能特点,通过室内试验对环氧沥青混凝土的时温节点进行研究,确定了环氧沥青的粘度发展规律、容留时间范围、强度增长规律．研究结果表明环氧沥青满足闵浦大桥钢桥面铺装的施工技术要求。研究成果可为即将进行环氧沥青混凝土铺装的大跨径钢桥面施工提供技术指导。     

新型环氧沥青桥面防水铺装层的施工工艺研究

对新型环氧沥青在混凝土桥面以及钢桥面上形成的防水铺装层进行了施工工艺研究和工程应用性能检测,结果表明:新型环氧沥青作为混凝土桥面和钢桥面的防水粘结层材料具有优良粘结性能;施工过程中要严格按规定的施工工艺规范来进行,便可达到施工质量的要求;在工程实践中检测了环氧沥青铺装层的粘结强度,证实环氧沥青作为桥面防水铺装层材料具有很高的粘结性能。     

环氧沥青混凝土钢桥面铺装鼓包病害修复研究

由于环氧沥青混合料的复杂的施工工艺,环氧沥青混凝土钢桥面铺装在投入使用后最主要的病害之一就是由于施工期间混入的水气而产生的鼓包病害。文章针对环氧沥青混凝土的鼓包病害进行修复研究,为建立完善的环氧沥青混凝土钢桥面铺装养护技术规范打下一定的基础。     

环氧沥青混凝土钢桥面铺装层病害分析

随着大跨径钢箱梁桥的建设,环氧沥青混凝土也在钢桥面铺装中表露出其独特的优异性能。文章针对环氧沥青混凝土钢桥面铺装层的病害进行分析,力争减少各种不利条件对环氧沥青混凝土桥面铺装的影响,延长环氧沥青混凝土钢桥面铺装使用寿命。     

钢桥面沥青铺装层裂缝病害分析

为更准确地反映钢桥面沥青铺装层的裂缝尖端应力场特性及认识其扩展规律,以断裂力学为基础,研究了钢桥面沥青混凝土铺装层裂缝的形成及扩展机理。提出采用20节点等参单元、裂缝奇异单元,建立了铺装层线弹性断裂力学有限元模型,通过裂缝尖端应力强度因子的计算,研究了钢桥面沥青铺装层破坏情况对裂缝扩展的影响。研究表明,裂缝扩展的形式和速率受到铺装层开裂的长度和深度影响,应在其扩展到最不利情况前及时修补。