基于损伤-断裂力学的钢桥面铺装体系疲劳特性研究

基于损伤，断裂力学的方法就钢桥面沥青混合料铺装体系在循环荷栽作用下的力学行为和疲劳损伤特性进行理论分析。采用粘弹性损伤模型的能量转换方法对钢桥面沥青混合料层应力场、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。最后。通过南京长江第二大桥钢桥面铺装体系疲劳实例分析，验证了预测公式的合理性，并与其他预测方法的结果进行了比较。     

基于能耗法的水泥混凝土桥梁铺装层复合结构疲劳特性分析

能量法为分析沥青混合料疲劳特性的有效方法之一,应用于分析水泥混凝土桥面铺装复合结构的疲劳特性。首先,介绍了沥青混合料的能耗分析方法;其次,根据铺装复合结构设计原理,推导得到基于能耗原理的疲劳寿命方程;最后,通过复合梁3点弯曲疲劳试验,得到能量法参数及相关回归系数,可以预测不同轴载作用下铺装体系的疲劳寿命。结果表明:采用能耗法建立的铺装层疲劳方程可写为能耗(W0)-寿命(N f)形式;研究成果对建立水泥混凝土桥面铺装层疲劳设计理论和方法,有效预估水泥混凝土桥面铺装层使用寿命,具有较强的理论意义与应用价值。     

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。     

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。     

滨州黄河公路大桥桥面铺装设计与施工

将桥面板、横隔板、直腹板和沥青混合料铺装层作为统一的力学分析模型,采用三维有限元法对桥面铺装的铺装层内部拉应力、层间剪应力以及其表面的最大竖向位移进行计算,分析滨州黄河公路大桥桥面铺装体系的力学特性和应力变化规律,模型分析结果表明:防水结合层对于桥面铺装最为重要,在沥青混合料中加入增强纤维能显著增加结构的疲劳寿命,并对疲劳寿命最长的组合提出了建议。     

高弹改性沥青在钢桥面铺装中的应用研究

针对目前钢桥面铺装面层沥青混合料容易产生疲劳开裂的问题,根据沥青混合料粘弹原理中的累积耗散能和滞后环线理论,提出通过降低沥青混合料每次滞后环线的损失能量从而提高沥青混合料疲劳寿命的观点.根据此原理开发了高弹改性沥青,对高弹改性沥青的高低温性能以及疲劳性能进行了试验验证,高弹改性沥青混合料的低温变形能力有很大的提高,-10℃低温大梁弯拉应变大于10 000με,4点弯曲小梁疲劳寿命比普通改性沥青混合料的疲劳寿命有了很大的提高,1 000με疲劳寿命达到190万次,是普通混合料的疲劳寿命的20倍左右.     

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。     

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。     

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。     

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.     

钢桥面热塑性沥青混合料铺装车辙预估方法

钢桥面热塑性沥青混合料铺装车辙病害主要是铺装层抵抗剪切变形或塑性流动能力不足引起的,而铺装层混合料的初期压密只会增加车辙量而不足以形成车辙破坏。本文利用通用有限元ANSYS软件提供的蠕变模型和层-应变法,提出了钢桥面热塑性沥青混合料铺装车辙预估方法,并研究了车辙预估模型中参数的确定方法。实例分析表明,本文提出的钢桥面热塑性沥青混合料铺装车辙预估方法是可行的。     

环氧沥青混凝土在下面层及应力吸收层的应用研究

环氧沥青因其黏结性良好、强度高等诸多优点被广泛应用于桥面铺装,而这些特点同样符合应力吸收层的要求。可以根据经验沿用Z2类酸酐环氧在钢桥面铺装时用的测评级配,通过马歇尔方法确定油石比。接着对其抗水损害性能、高温性能、疲劳性能、抗压回弹模量进行检测,并与ChemCo环氧沥青的高温性能和AC-25下面层普通沥青混合料的疲劳性...     

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。     

Application of High-elastic Modified Asphalt in Steel Bridge Pavement

To　cope　with　the　fatigue　cracking　occurred　to　the　asphalt　mixture　on　steel　deck　avement,it　is　put　forward　that　the　fatigue　life　of　asphalt　mixture　can　be　improved　by　reducing　the　ailure　energy　of　each　hysteresis　loop　of　asphalt　mixture　according　to　the　cumulative　dissipated　energy　and　hysteresis　loop　theory　in　the　principle　of　viscoelasticity　for　asphalt　mixture　Based　on　this　principle,a　kind　of　modified　asphalt　with　high　elasticity　was　developed,and　its　high　and　low　temperature　performances　and　fatigue　performances　were　also　tested　The　result　shows　that　(1)　low　temperature　deformability　of　the　high?elastic　modified　asphalt　mixture　has　remarkably　improved　and　low　temperature　bending　strain　of　girder　at　-10　℃　is　above　10　000　με;　(2)　the　fatigue　life　of　modified　asphalt　mixture　with　high　elasticity　has　greatly　improved　by　4?point　bending　beam　test　compared　with　common　modified　asphalt　mixture　The　fatigue　life　at　1　000　με　deformability　is　about　19　million　times　which　is　about　20　times　longer　than　that　of　ordinary　asphalt　mixture     

西堠门大桥环氧沥青桥面铺装施工工艺及质量控制

西堠门大桥为主跨1650 m的分离式双钢箱梁悬索桥.钢桥面板采用环氧沥青铺装,结合环氧沥青混合料的材料特点及铺装施工的要求,从原材料及其配合比、生产与运输以及摊铺施工等方面论述了铺装的施工工艺;针对工程具备的铺装长度长和桥面风大的不利因素以及防杂物、防水工作等重点难点工程,制定了针对性质量控制措施.经抽查检验,铺装效果良好.     

虎门大桥TAF环氧沥青钢桥面铺装技术研究

桥面铺装是大跨径桥梁的关键技术之一,环氧沥青混合料铺装层以其强度高、刚度大、高温稳定性和低温抗裂性能好、抗疲劳性能好等优点,已经广泛应用于国内大跨径钢桥面铺装。结合虎门大桥应用TAF环氧沥青混合料进行钢桥面铺装的工程实际,总结了TAF环氧沥青混合料在虎门大桥钢桥面铺装中的施工经验。     

钢桥面环氧沥青混合料铺装技术研究

环氧沥青混合料作为典型的桥面铺装材料被广泛应用于钢桥面建设中,但长期的重载交通及温度荷载会降低其耐久性和疲劳寿命。研究采用外掺玄武岩纤维的方式来提升环氧沥青混合料性能,通过对不同掺量(0%、0.2%、~1%)玄武岩纤维环氧沥青混合料路用性能试验分析,研究表明：玄武岩纤维以三维网状结构分散在沥青混合料中,能够有效增强混合料内部骨料及胶浆的嵌挤效果,0.6%玄武岩纤维能够显著提升沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性及抗疲劳性能。     

明州大桥钢桥面铺装层ERS施工技术

为了解决钢桥面板与铺装层间防水、抗滑移、高温稳定等问题,宁波明州大桥主桥钢桥面板铺装层采用树脂沥青组合体系(ERS)桥面铺装技术,桥面铺装结构组成为40 mm高粘改性沥青(SMA-13)+改性沥青防水粘结层+25 mm环氧沥青混凝土(RA05)+环氧粘结碎石层(EBCL).通过对钢桥面板喷砂除锈,达到Sa2.5级;按比例混和EBCL胶料,分2层涂刷,同时洒布碎石;摊铺RA05混合料,并用胶轮压路机碾压,在其固化后洒布防水粘结层;摊铺SMA-13沥青混凝土层,采用钢轮+胶轮+钢轮的组合方式碾压,确保了ERS施工质量,桥面铺装效果良好.