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。     

关于桥面铺装病害问题的探讨

桥面铺装是车辆直接作用的部分，要求有一定的强度，防止开裂，并保证耐磨。我省部分桥梁的桥面铺装出现不规则的网状裂缝，较规则的纵向、横向裂缝及较严重的碎裂等病害。该文分析探讨了病害产生的设计和施工方面的原因，提出了病害的防治措施。     

大跨径钢桥面沥青混凝土铺装层裂缝机理分析

裂缝类病害是影响钢桥面铺装使用性能的主要病害之一。根据国内多座大跨径钢桥沥青混凝土铺装病害的调查结果,把铺装裂缝类病害分为两类,即第一类裂缝和第二类裂缝。同时,采用三维有限元方法,对不同类型裂缝产生的机理进行了分析。第一类裂缝一般为Top-Down型裂缝,产生的原因与正交异性钢桥面板的构造密切相关;第二类裂缝一般为Down-Top型裂缝,其出现的原因与层间不完全连续或者防水粘结层失效有关。第一类裂缝一般出现在铺装层使用早期,继而成为第二类裂缝或者其他类型病害的诱因,因此要重视第一类裂缝的预防以及维修。如果桥面铺装出现大面积第二类裂缝,则表明铺装层已经进入使用末期。     

开口加劲肋正交异性钢桥面铺装力学行为特性研究

为了研究开口加劲肋正交异性钢桥面铺装的力学行为特性,通过建立钢箱梁和铺装整体三维有限元模型,分析了荷载作用下铺装层最大拉应力、铺装与钢板层间最大剪应力等技术指标的变化及分布规律。得到如下结论:拉应力是导致铺装出现开裂破坏的主要原因,疲劳裂缝应沿桥梁的纵向;当以拉应力作为控制指标时,钢桥面铺装在距离横隔板0.4 m范围内受力最为不利;开口加劲肋正交异性钢桥面铺装应变水平远大于一般沥青路面;铺装对车辆荷载的应力应变响应具有很强的局部效应;铺装与钢板层间剪应力较大,在铺装结构设计时应注意选择具有较强抗剪强度的粘结材料。     

钢桥面铺装层开裂对铺装体系受力影响的数值分析

由于正交异性结构受力特点,钢桥面铺装层开裂普遍存在,为了解铺装层开裂对界面粘结和铺装层受力的影响,从而对钢桥面的养护进行指导,以广东省马房北江大桥为背景,采用有限元分析软件ANSYS建立钢桥面铺装层开裂的力学模型,对铺装层开裂和铺装体系的受力关系进行分析.分析结果表明,铺装层的纵向、横向开裂均使铺装层自身受力状况恶化,并引起界面受力严重恶化,导致界面分离.因此钢桥面铺装层的养护应及时对受力不利位置进行开裂检查,并进行预防性裂纹病害处理以及层间界面状态经常性检查等.     

超高性能混凝土在大跨度铁路桥梁钢桥面铺装中的应用

铁路桥钢桥面铺装主要作用是保护钢桥面免受道砟的磨损与雨水的侵蚀,为提高铁路钢桥面铺装的使用寿命,减少中期维修,对铁路钢桥面超高性能混凝土(UHPC)组合桥面铺装体系进行研究。以沪通长江大桥主航道桥为背景工程,制作带UHPC铺装层的正交异性钢桥面板单U肋梁模型进行抗水渗性能试验,并结合实桥进行UHPC组合桥面铺装体系设计和施工工艺研究。结果表明:UHPC组合桥面体系在无裂缝时抗渗性能满足使用要求,可有效保护钢板免受雨水侵蚀,带裂缝的组合桥面,运营过程中裂缝会逐渐闭合,阻止雨水进一步渗透,具有较强的抗渗能力储备;为避免新浇混凝土开裂,UHPC应严格按规范流程施工,施工温度宜选择15~25℃,浇筑后应及时覆膜保湿养护。     

大跨径钢桥沥青铺装层裂缝行为研究进展

综合国内外最新研究成果,对大跨径钢桥面沥青铺装层的裂缝行为展开了全面的分析,介绍了断裂力学相关理论,基于断裂力学理论采用室内试验与数值模拟手段研究了铺装层疲劳开裂,综述了裂缝行为机理以及裂缝几何因素(缝长、缝深)、铺装体系(铺装层、正交异性板、黏结层)及外界环境(温度、重载及超载、水)对铺装层裂缝行为的影响。研究结果表明,铺装层疲劳裂缝的研究方法主要有三点弯曲梁试验、楔入劈裂试验的室内试验与数值模拟,以及钢桥面铺装层体系足尺3D有限元模拟方法,运用离散元虚拟模型的细观分析方法对裂缝行为机理的研究较室内试验更好,且3D模型效果较2D更优;总体而言,铺装层裂缝扩展速率随裂缝长度、深度的增加而增大,外界荷载的持续作用使铺装层处于更加不利的工作状态,优化铺装体系设计可以延缓铺装层裂缝扩展速率。研究结果可为钢桥面沥青铺装的抗裂设计及后期维修养护工作提供参考依据。     

钢桥面沥青铺装层病害及成因分析

介绍国内大跨径钢桥沥青铺装层病害情况。通过调查和总结,归纳了粘结层破坏、开裂、脱层或者剥落、车辙是我国钢桥面铺装层的主要病害类型,分析了产生这些病害的原因。从设计、施工及使用等环节提出减少钢桥面铺装病害的方法。     

装配式纤维混凝土组合桥面体系试验

针对正交异性钢桥面疲劳开裂,传统沥青混凝土铺装层破损以及纤维混凝土铺装层采用整体现浇施工时需要大面积现场养护等技术难题,提出了一种新型装配式组合桥面体系,即:装配式活性粉末混凝土(RPC)层本体为现浇RPC层,其中嵌合有周围布设企口接头的预制RPC桥面板,并通过剪力钉与正交异性钢桥面板联合成整体,形成组合桥面。为验证该企口接缝的强度,进行了装配式纤维混凝土组合桥面结构模型试验及理论分析。研究结果表明:采用新型钢-RPC组合桥面结构后,钢桥面结构中的拉应力降幅可达49%;当企口接缝处出现肉眼可见的细微裂缝时,与接缝位置对应的同断面现浇RPC强度为12.5 MPa,表明此种接头形式将接缝承受的拉应力部分转化为剪应力,从而有效降低了装配式纤维混凝土组合桥面开裂的风险。     

ERS钢桥面铺装病害调研及原因分析

为了总结ERS钢桥面铺装技术的使用现状及不足,进一步提升其工程可行性。该文通过现场检查和资料查阅的方法对中国运用ERS桥面铺装体系的钢桥面进行调查研究,得出所调研钢桥面的病害类型,并结合桥梁结构形式、使用条件、使用状况等分析病害形成原因。得出以下结论:(1) ERS钢桥面铺装体系的主要病害类型包括:裂缝、车辙、层间位移及坑槽等其他破坏;(2)施工质量和重载、超载现象是影响ERS钢桥面铺装病害产生的主要因素;(3)病害主要集中在SMA面层,EBCL层和RA层病害发生率较低;(4)黏结层多采用热塑性改性沥青,在高温状况下黏结力和热稳定性较低,易造成铺装面层的推移等病害。     

各向异性钢桥面铺装层耐久性研究

对各向异性钢桥面铺装层损伤破坏的调查表明,桥面板与纵向主梁及加劲肋连接处上方的铺装层表面易产生纵向裂纹。在一系列假设的基础上,通过简化模型分析了铺装层的这种破坏机理。分别从横隔板间距、钢板层厚度、铺装层厚度、加劲肋刚度及铺装层材料特性等方面对铺装层的耐久性进行了研究。     

密水透气环氧沥青混合料配合比设计研究

国内外大跨径钢桥面和混凝土桥面的环氧沥青铺装过分强调配合比的密水性,导致铺装层内水分挥发不出去,经过夏季高温气化后形成早期"鼓泡"病害。用马歇尔试验确定最佳油石比,在可控范围内通过调整油石比来调整混合料的孔隙率,进行不同孔隙率混合料的"密水透气"性试验,用自行开发的试验设备,找出混合料"密水透气"空隙率区间,开发无"鼓泡"现象环氧沥青混合料配合比,解决早期"鼓泡"病害。研究成果在虎门大桥钢桥面维修铺装施工中得到应用和验证。     

钢箱梁桥面沥青混凝土铺装技术分析

结合钢箱梁桥面沥青混凝土铺装出现的病害现象,分析钢箱梁桥面铺装的特点和技术要求;介绍广东省虎门大桥、汕头宕石大桥和肇庆马房大桥3座钢桥面沥青混凝土铺装的设计与施工,分析该3座大桥的铺装层病害和产生病害的原因,分析和解决在施工中面临的关键问题,讨论钢桥面沥青混凝土铺装的使用效果,对钢桥面沥青混凝土铺装的设计和施工具有工程实际意义。     

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.     

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。     

用能量法分析钢桥面沥青混合料铺装体系疲劳特性

介绍了沥青混合料的滞后回路方程和能耗分析方法,并用能量法分析了钢桥面沥青混合料铺装体系疲劳特性, 提出了疲劳寿命预测公式。通过南京长江第二大桥钢桥面铺装体系疲劳试验结果的实例分析,表明能量法可用于分析钢桥面沥青混合料铺装体系疲劳特性,其疲劳寿命预测结果是较为精确的,而且指出了环氧沥青混凝土铺装具有很好的抗疲劳性能。     

正交异性钢-混凝土组合桥面板纵桥向的压弯性能

针对传统正交异性钢桥面板疲劳开裂及沥青铺装破损桥梁工程两大难题,对有望应用于大跨度桥梁中的正交异性钢-混凝土组合桥面板的力学性能进行了试验及理论研究。为探究适用于组合梁斜拉桥的正交异性钢-混凝土组合桥面板纵桥向的受力性能,设计并制作了6个带U肋的正交异性钢-混凝土组合桥面板足尺试件,进行了轴向压力和弯矩加载试验,研究了不同轴向压力、不同混凝土等级对该组合桥面板受弯承载力、延性及塑性发展的影响,并提出了考虑轴压力影响的塑性抗弯承载力计算公式。研究结果表明：当轴向压力恒定时,组合桥面板在压弯荷载作用下的最终破坏形态均为跨中区域下部混凝土板的横向开裂及上部混凝土的压溃;轴压力对正交异性钢-混凝土组合桥面板的初始弹性抗弯刚度影响较小;不同轴压力下抗弯承载力降低值随着轴力的增大并未呈现显著递减趋势,这与轴向压力加载出现偏心距有关;轴压力会显著降低正交异性钢-混凝土组合桥面板的延性及塑性发展过程;将混凝土强度等级从C60提高到C80,并没有显著提高组合桥面板的初始弹性刚度、抗弯承载力、延性及延长其塑性发展过程;此外,提出的考虑轴压力影响的塑性抗弯承载力计算公式精度较高,可有效预测正交异性钢-混凝土组合桥面板的压弯承载力,为实际工程应用提供理论参考。     

湛江海湾大桥钢桥面环氧沥青施工质量控制

环氧沥青混凝土是一种优良的钢桥面铺装材料,但其性能受施工条件影响很大。从湛江海湾大桥钢桥面环氧沥青施工工程实践出发,对环氧沥青混凝土施工流程的质量控制过程中需要注意事项进行了全面探讨。     

基于Lamb导波深度学习的钢桥面板疲劳裂纹智能监测研究

正交异性钢桥面板疲劳开裂问题突出，传统方法难以实现有效监测，可采用对钢结构裂纹高度敏感的Lamb导波信号进行裂纹监测。考虑Lamb导波在钢桥面板上的不同传播方式，建立钢桥面板有限元模型，并开展导波传播数值模拟；通过连续小波变换提取得到导波的主要特征，并运用深度学习技术挖掘导波特征中的疲劳裂纹信息，实现对钢桥面板疲劳裂纹的智能监测。结果表明：导波纵向和横向传播模式下的导波特征均能很好反映各类裂纹的影响，且2种传播模式之间可实现裂纹监测需求的有效互补；经过学习训练后的深度置信网络可实现对4 mm及以上长度裂纹的高准度识别，对裂纹深度的测量误差也在1 mm以内。研究成果为Lamb导波传感技术在钢桥面板疲劳裂纹监测中的应用提供了重要依据和方法参考。