钢桥面浇注式沥青混合料铺装的高温稳定性研究

浇注式沥青混合料是一种密级配的铺装材料,在应用于钢桥面铺装时,必须高度重视混合料的高温稳定性.通过混合料的马歇尔试验、高温车辙试验、动态剪切试验的研究,分析了沥青用量、粗细集料含量、粉胶比等材料组成因素及结构厚度等结构因素对浇注式沥青混合料的高温稳定性影响,并提出了提高浇注式沥青混合料高温稳定性的技术措施.     

钢桥面浇注式沥青混合料铺装的高温稳定性研究

浇注式沥青混合料是一种密级配的铺装材料，在应用于钢桥面铺装时，必须高度重视混合料的高温稳定性。通过混合料的马歇尔试验、高温车辙试验、动态剪切试验的研究，分析了沥青用量、粗细集料含量、粉胶比等材料组成因素及结构厚度等结构因素对浇注式沥青滋合料的高温稳定性影响，并提出了提高浇注式沥青的混合料高温稳定性的技术措施。     

大跨度钢箱梁复合浇注式沥青钢桥面铺装设计

分析了大跨径钢箱梁钢桥面铺装病害的成因,探讨了各类病害的评价方法和指标,提出了钢桥面铺装设计时应确保有效避免铺装病害的思路和方法。根据桥址区气温及铺装温度场的调研测试和轴载谱的专题研究,提出了用于钢桥面铺装设计的温度和轴载条件参数。介绍了通过沥青混合料的动态模量测试、铺装结构的有限元分析计算、混合料及复合件的疲劳试验,来综合分析温度和轴载条件参数变化对钢桥面铺装使用性能的影响,并直接指导铺装设计的新方法;提出了基于车辙试验、劈裂试验和复合梁疲劳试验的预估模型,以评价铺装抗车辙、抗裂、抗剪和抗剥离性能。     

水泥混凝土桥梁沥青混凝土铺装层的疲劳性能

为了提高水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装的使用寿命,以复合梁试验评价不同的桥面沥青铺装结构的疲劳性能,采用有限元法分析荷载作用下复合梁试件具有与实际梁体一致的应力响应,并采用复合梁疲劳试验测试不同桥面沥青铺装层组合的疲劳寿命。由试验结果可知,复合梁破坏模式与桥梁铺装实际破坏形式一致,相同的铺装结构在加入防水粘结层后寿命可增长8倍,铺装材料加入纤维可使疲劳寿命增长20%以上;SMA和纤维加筋的AC组合是本次试验中的最优结构。     

钢桥面沥青混凝土铺装疲劳裂缝扩展数值分析

为揭示钢桥面沥青混凝土铺装裂缝行为机理,分析了铺装层疲劳裂缝扩展阻力曲线,利用复合梁疲劳试验数据,采用三维有限元方法,研究了铺装层裂缝启裂、扩展直至失稳的全过程。结果表明:疲劳裂缝扩展阻力曲线形式与材料类型和"铺装层 钢板"复合结构有关系;当天然初始裂缝长度为0时,疲劳裂缝扩展一般存在3个阶段:起始扩展区、稳态扩展区和失稳扩展区,此时复合梁的疲劳寿命接近800万次;当初始裂缝长度为10 mm时,疲劳裂缝扩展直接进入失稳扩展区,疲劳寿命约为200万次;裂缝增长率与荷载作用次数之间存在良好的非线性关系。可见,钢桥面铺装层宜选用空隙率小、易密实的铺装材料,同时可根据荷载作用次数推断出铺装层疲劳裂缝的状态。     

异质桥面铺装层的永久变形及不同材料抗车辙性能研究

常用的浇注式与环氧沥青混凝土两类钢桥面铺装材料在高温抗变形方面具有明显的性能差异。利用有限元软件hbquas对浇注与环氧两类铺装材料组成的三类铺装结构进行了在60℃时的铺装永久变形仿真模拟,其中铺装材料的高温蠕变特性采用时间硬化模型进行描述。仿真结果显示：在相同厚度的三类铺装结构中,“下层3cm注式＋上层3cm环氧”抗车辙变形能力最好,“下层3．5cm注式＋上层2．5cm环氧”次之,“下层3cm环氧＋上层3cm注式”最弱。研究表明,环氧沥青混凝土对减小铺装永久变形具有很大贡献,而舍浇注式沥青混凝土的铺装结构具有较大永久变形。研究结果为钢桥面铺装结构与材料的高温变形设计提供理论支撑。     

环氧沥青混凝土复合铺装结构疲劳试验研究

水泥混凝土桥面铺装整体结构的疲劳特性是决定铺装层使用寿命的关键.通过对双层沥青铺装层结构的复合梁以及"水泥混凝土板+双层沥青混合料铺装"三层复合结构的疲劳试验,对水泥混凝土桥面铺装层复合结构的疲劳性能进行了研究,同时考虑了层间防水粘结层的影响.结果表明当微应变为700×10-6时,"环氧沥青混凝土+SMA"结构的疲劳寿命是其他类型铺装结构的1.4倍;"水泥混凝土板+环氧沥青混凝土+SMA"三层复合结构的疲劳寿命是其他类型铺装结构的2.1倍.结论表明"环氧沥青+SMA"复合铺装结构适宜于水泥混凝土桥面铺装.     

钢桥面铺装复合梁试件弹塑性研究

对钢桥面铺装沥青混合料材料进行循环荷载下的弹塑性分析。研究显示复合梁试件计算结果与极限加载试验结果基本一致。与弹性模型的计算结果对比说明运用弹塑性理论对铺装层材料力学性能进行改进是合理的。在等荷载加载情况下，本研究计算了复合梁试件弹性模型和弹塑性模型的挠度和应力、应变，比较分析了两种模型在相同条件下的受力变形特性。     

高模量沥青混凝土路面永久变形有限元分析

通过静态回弹模量试验,研究了不同级配类型高模量沥青混凝土的回弹模量,并由此建立ANSYS有限元沥青路面结构模型,计算分析中面层厚度、荷载作用大小、面层材料等因素对沥青路面永久变形的影响。研究结果表明:掺加PR-Module改性剂的高模量沥青混合料比普通沥青混合料可明显提高其回弹模量;单纯增加中面层的厚度对提高路面抵抗永久变形性能的效果并不显著;中面层采用高模量沥青混合料对降低路面永久变形的效果相对较好;荷载作用特别是重载超载对路面永久变形影响较大,高模量沥青混合料对降低重载超载作用下路面永久变形效果更为明显。     

直馏沥青浇注式铺装在人行及非机动车道上的应用研究

基于人行及非机动车道的结构特点及使用特征,结合浇注式沥青铺装方案在我国长大桥梁钢桥面铺装中取得的良好应用效果,从沥青混合料设计指标、原材料性能、混合料性能和实体工程验证等方面开展直馏沥青浇注式铺装在人行及非机动车道上的应用研究。研究结果表明:15#直馏硬质沥青具有更高闪点与软化点,对浇注式沥青混合料具有更好的适用性,且直馏浇注式沥青混合料具有良好的高低温稳定性,可满足人行及非机动车道铺装层的性能要求。研究成果可为类似人行及非机动车道钢桥面铺装方案设计提供参考。