钢桥面浇注式沥青+改性沥青SMA铺装结构疲劳抗裂性能评估

为评价钢桥面铺装材料抗疲劳开裂性能,采用四点弯曲试验进行不同温度和应变条件下的高弹改性SMA10疲劳试验,建立不同温度下的疲劳行为方程;通过有限元模型提取铺装层顶面最大弯拉应力,计算SMA10在不同温度区间疲劳损伤度,建立钢桥面铺装疲劳开裂预估模型。研究结果表明,温度和应变对钢桥面铺装开裂影响显著;温度每升高10℃,高弹改性SMA10的疲劳寿命提高4~5倍;应变条件和疲劳寿命之间具有很好的指数函数关系,其相关性系数均大于0.9;通过预估模型结果表明,浇注式沥青混合料GA10+高弹改性沥青SMA10结构的疲劳开裂寿命为16年,其预估结果为钢桥面铺装方案的选择提供了理论依据。     

厦门海沧大桥钢桥面SMA混合料铺装设备与施工

海沧大桥钢桥面采用SMA混合料来进行铺装,分上、下两层铺装,混合料类型分别为SMA10和SMA13,SMA混合料中采用了高粘度改性沥青,规定了高粘度改性沥青的生产工艺,SMA混合料拌和、摊铺与碾压都与其它非钢桥面铺装不同,分别进行了规定.     

树脂沥青混合料RA与改性沥青混合料SMA模量的对比试验研究

用于钢桥面铺装的沥青混凝土模量与环境温度紧密相关,温度高则混合料的模量变小。本文对RA混合料和SMA进行了不同温度条件下混合料弯曲试验研究,计算了不同温度下二种混合料的劲度模量,并对其差异进行了分析。     

厦门海沧大桥钢桥面SMA混合料铺装设计与施工

海沧大桥钢桥面采用SMA混合料来进行铺装，分上、下两层铺装，混合料类型分别为SMA10和SMA13，SMA混合料中采用了高粘度改性沥青，规定了高粘度改性沥青的生产工艺，SMA混合料拌和、摊铺和碾压都与其它非钢桥面铺装不同，分别进行了规定。     

钢桥面沥青铺装材料模量参数取值方法

为了探讨钢桥面铺装材料模量参数,针对目前试验方法不能真实反映钢桥面铺装受力特点的问题,采用复合梁五点加载试验模型,建立了钢桥面铺装材料弯拉模量解析公式法,并与采用有限元数值分析方法计算的结果进行了对比;对浇注式沥青混合料GA10和高弹改性沥青SMA10两种典型铺装材料,通过不同温度条件下的逐级加载试验,测试不同荷载作用下加载点的变形,采用解析公式法和数值分析方法计算材料弯拉模量。结果表明:在试验温度和加载力范围内,复合梁加载点变形与荷载大小呈较好的线性关系,并且在较低的温度下,浇注式沥青混合料GA10复合梁的变形明显小于高弹改性沥青SMA10复合梁,在较高温度下,二者相差不大。采用解析公式法确定的弯拉模量与数值分析法计算的结果具有较好的一致性,当竖向位移达到同样值时,两种方法计算得到的弯拉模量差异率在4%以内。同时通过数据分析,确定了不同温度下浇注式沥青混合料GA10和高弹改性沥青SMA10的弯拉模量计算式,并提出了不同温度范围下弯拉模量的取值范围。论文提出的解析公式方法可根据实际荷载条件及变形量,较为简捷地计算铺装材料的弯拉模量,这对指导钢桥面铺装设计及力学分析具有重要作用。     

环氧沥青钢桥面铺装的发展现状

0 引言@@钢桥面铺装一般由防锈层、粘结层和沥青混合料铺装层构成,直接铺筑于钢箱梁顶板之上,总厚度在35～80 mm之间[1].由于钢箱梁桥面铺装的使用条件、施工工艺、质量控制与要求的特殊性,对它的强度、抗疲劳性能、抗车辙性能、抗剪切性能以及变形协调性都有较高的要求,目前尚未形成普遍有效的钢桥面铺装设计理论与方法.     

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。     

环氧沥青砼＋SMA钢桥面铺装的应用

针对大跨径正交异性钢桥面铺装，结合上海嘉定昌吉东路大桥桥面铺装设计，提出了环氧沥青砼与SMA结合使用的钢桥面铺装方案，分析了环氧沥青砼与SMA的性能要求，从环氧沥青粘结层施工、混合料拌和及桥面摊铺、碾压方面介绍了该铺装的施工技术。     

武汉白沙洲大桥钢桥面沥青铺装的设计与施工

根据桥梁所处气候与交通荷载条件及钢桥面铺装的特殊要求,应用先进的Superpave技术,合理选择改性沥青性能等级并进行SMA混合料设计;根据SMA混合料的组成与特性,采用宽幅摊铺与振动压实工艺进行铺装层施工;并在施工过程中进行严格的质量控制与检测,保证了铺装层产品质量与设计的一致性.最终形成了具有高度抗车辙、抗裂、抗水损、抗滑与耐久性能的平整坚实的钢桥面铺装结构.文中仅对武汉白沙洲大桥钢桥面沥青铺装的设计与施工作简要介绍.     

重载交通条件下铺装层动态模量对正交异性钢桥面板疲劳的影响

以多温度条件下钢桥面铺装动态模量对比试验为基础,依托武汉军山长江大桥钢桥面铺装维修工程,建立了钢箱梁正交异性板有限元分析模型,研究重载交通条件下、不同温度时,铺装层动态模量变化对正交异性板疲劳性能的影响。结果表明,温度升高将引起铺装层动态模量的衰减,导致正交异性钢桥面板受力大幅增加。SMA铺装体系中,高温(55℃)条件下正交异性板疲劳应力幅较常温(25℃)提高21.6%～71.5%。采用ERE环氧沥青混凝土铺装相比原路面,高温条件下钢板疲劳应力幅降低16.5%～40.8%,常温条件下降低17.6%～66.03%,对延长钢板疲劳寿命有积极作用。同时,提高铺装层动态模量对正交异性钢桥面顶板疲劳性能影响最大,对横隔板影响最小。     

高粘度改性沥青配制钢箱梁桥面SMA铺装层的研究

设计了高粘度改性沥青配制的钢箱梁桥面SMA铺装层,并利用HBW高强度界面胶对钢桥面板进行糙化处理。该钢箱梁桥面的组合铺装技术方案,其SMA铺装层的抗高温车辙能力、抗裂性、界面抗剪切强度、疲劳寿命等都得到显著提高,70℃车辙动稳定度在5 000次/mm左右,60℃界面抗剪切强度达到1.42 MPa,铺装层疲劳寿命在200万次以上。该技术方案已成功应用于武汉市白沙洲大桥的桥面修补工程中。     

钢桥面铺装沥青混合料防水性能参数门槛值的研究

通过对钢桥面铺装防水保护层沥青混合料的防水性能影响系数进行分析,得出密级配沥青混合料随着公称粒径增大渗水系数也随着增大;但是,空隙率与渗水系数的相关关系并不明显;除了SMA10,其他密级配沥青混凝土都没有不渗水的空隙率门槛值.另外还将浇筑式沥青混凝土与密级配沥青混凝土的渗水系数进行了对比,发现浇筑式沥青混凝土的防水性能明显好于后者.最终根据试验结果提出,浇筑式沥青混凝土是作为钢桥面铺装的首选防水保护层;在条件不具备的情况下,可以选择SMA10作为备选防水保护层.     

钢桥面SMA沥青铺装层应用优化研究

鉴于SMA沥青混合料近年来在正交异性钢箱梁桥面铺装层上的应用效果不是很理想,以及对国内已建钢箱梁桥面铺装层的分析研究,从混合料级配优化角度,试验室制作采用不同沥青改性剂、外加剂组合成的五种SMA沥青混合料,通过室内试验,确定每种方案的常规指标、车辙等路用性能指标,并结合复合梁疲劳试验结果进行对比分析,最终确定了最佳的沥青混合料组合方案。结果表明,高粘改性剂相对SBS改性剂有较好的路用性能,各种外加剂的选用对混合料的高温稳定性、耐疲劳性有较大提高。     

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.     

冬季极端气候下城市快速路钢桥面铺装力学响应

为研究冬季极端气候下城市快速路钢桥面铺装的力学响应及适合该极端气候下的钢桥面铺装方案,解决冬季极端气候下钢桥面铺装在行车荷载作用下容易产生的开裂问题,利用ABAQUS建立钢桥面三维铺装体系模型,模拟不同铺装层厚度组合和不同工作温度等条件,计算“双层EA”结构和“下层EA+上层SMA”结构的铺装层上表面最大拉应力、最大拉应变、最大竖向位移及层间最大剪应力4个特征力学响应值,分析钢桥面铺装厚度对力学控制指标的影响,探究钢桥面铺装温度对力学控制指标的影响,以此进行冬季极端气候下城市快速路钢桥面铺装的结构组合方案优选。研究结果表明:相同铺装材料下,对比3种厚度组合的桥面铺装层上表面最大拉应力、最大拉应变、最大竖向位移及层间最大剪应力,均为下层2. 5 cm+上层3. 5 cm下层3 cm+上层3. 5 cm下层3 cm+上层4 cm;在-45～50℃范围内,随着温度升高,两种铺装结构的铺装层上表面最大拉应力和层间最大剪应力逐渐减小,铺装层上表面最大拉应变、最大竖向位移增大;“双层EA”结构铺装层上表面最大拉力大于“下层EA+上层SMA”结构;“双层EA”结构和“下层EA+上层SMA”结构铺装层上表面最大拉应变、最大竖向位移和层间最大剪应力较为接近;“下层3 cm EA+上层4 cm SMA”的铺装结构能够适应冬季极端气候工况。     

润扬长江大桥钢箱梁的温度分布监测与分析

基于润扬长江大桥斜拉桥和悬索桥钢箱梁的温度观测结果,研究了扁平铜箱梁在日照作用下的温度分布特征,比较了悬索桥和斜拉桥2种桥型钢箱梁温度场的差异.实测结果表明:(1)钢箱梁顶板的昼夜温差明显大于底板的昼夜温差,且悬索桥钢箱梁的昼夜温差较斜拉桥更为明显;(2)钢箱梁底板的横向温度分布基本相同.可以不计横向温差影响;(3)钢箱梁顶板的横向温差表现为非线性时变特征,且斜拉桥和悬索桥钢箱梁的顶板温度分布模式存在明显的差异.润扬长江大桥扁平钢箱梁的温度分布模式为扁平钢箱梁在日照温差作用下的结构计算和桥面铺装层计算提供了重要参考.     

钢箱梁桥面沥青铺装施工工艺研究

为研究钢箱梁桥面沥青铺装施工技术,本文从铺装层材料、粘结材料、防水材料的选择与施工,以及钢面板表面处置工艺进行探讨,并通过实体工程验证质量控制效果,结果表明:严格控制钢面板表面预处置、粘结层施工和防水层施工质量,可保证铺装层和钢桥面粘结为一个结构整体;严格控制混合料拌和、出厂、进场温度,可保证成品混合料质量和铺装施工质量,桥面防水性能及行车舒适性较好;采用高弹沥青粘度高,并且严格控制摊铺碾压温度可保证了混合料水稳定性能和高温稳定性。     

混凝土箱梁桥面铺装结构温度场有限元分析

该文针对桥面结构的简化模型,利用傅里叶传热定律建立桥面铺装结构体系温度场的二维计算模型,根据当地气象条件确定边界条件及初始条件,采用ABAQUS 有限元软件求解,建立了一种桥面铺装层温度场的数值计算方法.通过计算得出桥面结构的温度分布及变化情况,并求出了桥面结构不同部位的变温速率.在正确掌握气象条件及材料的热物性参数条件下,采用该方法,可以为混凝土箱梁沥青桥面铺装结构温度应力和抗裂等进行计算分析,方便地预测其二维温度场.     

大跨径钢箱梁桥面铺装沥青混合料设计方法的思考

我国大跨径钢桥面铺装的早期破坏严重 ,许多大桥的铺装在经历大修后病害依然存在。现行的沥青混合料设计方法无法适应大跨径钢桥面铺装的特点是主要原因。本文整理了大跨径钢箱梁桥桥面铺装早期破坏的典型特征 ,分析了大跨径钢箱梁桥面铺装应具有的功能及现有沥青混合料设计方法在大跨径钢桥面铺装混合料设计中的不足 ,在此基础上提出了大跨径钢箱梁桥面铺装沥青混合料“三阶段设计”的基本思路。     

钢桥面浇注式+SMA组合结构车辙变形深度预估

为了阐明浇注式沥青混合料室内60 ℃车辙试验结果与实体工程应用中表现出的高温稳定性不一致的原因,揭示钢桥面浇注式沥青混合料+改性沥青SMA组合结构车辙变形发展规律,采用理论研究与工程应用相结合的方法,以马鞍山长江公路大桥为依托,采用建设期现场铺装用沥青混合料成型试件,进行了40 ℃、60 ℃、70 ℃温度条件下、接地压强为0.5,0.7,1.0 MPa的组合结构车辙试验,建立了车辙深度与温度、接地压强、作用次数之间的函数关系。通过试件模型的有限元分析和混合料抗剪强度计算,提出了不同温度、接地压强条件下的抗剪性能参数,建立了与温度、荷载作用次数、抗剪性能参数相关的车辙深度预估模型。同时,根据实桥温度场、轴载谱,分温度、荷载区间进行了轴载作用次数统计和车辙深度计算,并用实桥车辙对预估模型进行验证。结果表明：车辙深度与荷载作用次数呈对数函数关系,与温度和抗剪性能参数呈幂函数关系,相关性显著;所提出的预估模型计算所得车辙累计深度与现场历年实测结果基本一致,该桥15年设计寿命期末的车辙深度预估值将达到2.354 mm;基于实桥结构、铺装材料、交通、气候条件所建立的预估模型,可实现车辙破坏深度的有效预估,对指导中国钢桥面浇注式沥青铺装设计具有重要作用。