特大桥梁沥青铺装层材料性能试验研究

为保证沥青铺装层具有优良的抗水损害和疲劳寿命,应进行专门的沥青混合料配合比设计。结合京港澳高速公路郑州黄河公路大桥的桥面铺装层设计,在室内首先对AC-13I、AK-16A和AC-16I进行了配合比设计,并对各结构单层进行了APA浸水车辙试验和疲劳试验。为模拟桥面铺装层的整体工作状况,又选取两种双层桥面铺装层结构方案A、方案B,在室内进行了高温状况下复合板车辙及复合梁疲劳试验。试验结果表明,在选定的配合比下条件下,单层中的AC-13I型沥青混合料有更好的抗水损害性能;双层桥面铺装层结构方案B具有优良的抗车辙和疲劳性能。综合比较后,方案B可用于指导黄河特大桥桥面的沥青铺装层施工。     

薄层抗滑磨耗层在水泥混凝土桥面铺装中的应用研究

基于室内试验开展UTPA-10砂粒式多孔沥青混合料和防水黏结层设计，研究多种环境条件下UTPA-10桥面铺装复合结构的高温稳定性、水稳定性、层间抗疲劳性能和抗反射裂缝性能等路用性能。结合试验段跟踪观测数据，评价实际使用环境下UTPA-10桥面铺装复合结构的服役性能。研究结果表明：UTPA-10桥面铺装复合结构具有良好的高温稳定性，橡胶沥青防水黏结层在浸水、冻融等环境条件下的黏结强度和抗剪切疲劳性能均优于SBS改性沥青防水黏结层和乳化沥青防水黏结层；UTPA-10桥面铺装试验段开通运营2年后，路况尤其是抗滑性能优于相邻路段。     

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。     

一次成型桥面沥青铺装结构组合性能研究

桥面沥青铺装的施工方法对铺装结构组合的整体性能具有至关重要的影响。为探寻合理的桥面沥青铺装结构成型工艺，基于室内模拟降温试验，对比分析“热接热”“热接暖”和“热接冷”三种成型方式下桥面沥青铺装结构的降温特性，并采用单轴贯入试验和四点弯曲试验研究三种方式成型的六种沥青铺装结构组合的高温抗剪性能和抗疲劳性能。结果表明：采用“热接热”“热接暖”一次成型方式可有效降低桥面沥青铺装结构的降温速率，保证铺装层混合料更好的碾压效果；“热接热”“热接暖”成型的铺装结构高温抗剪强度明显大于传统的“热接冷”成型方式，疲劳寿命分别为“热接冷”工艺的2.84倍和2.73倍，且一次成型方式下SMA-13+EA-10的铺装结构组合具有最大的高温抗剪强度及最长的疲劳寿命。     

钢桥面灌注式树脂混凝土铺装材料与结构研究

为解决桥面系刚度不足时正交异性板的疲劳开裂和铺装的早期破坏问题,基于适度提高铺装材料模量和路用性能的思路,研发灌注式树脂混凝土(PRC)和相应铺装结构。通过室内试验,研究灌注用树脂性能、PRC路用性能和PRC铺装结构层间黏结性能;通过有限元建模和计算,分析PRC铺装结构的受力特点和对正交异性板疲劳细节的保护作用;采用复合梁疲劳试验和缩尺模型加速加载试验对PRC铺装的结构性能进行检验。结果表明:PRC具有优良的高温稳定性、水稳定性和低温抗裂性,满足沥青混合料技术要求,并具有较长的疲劳寿命;PRC铺装结构的层间黏结强度优于环氧沥青混凝土和浇注式沥青混凝土铺装结构;PRC铺装结构具有较小的表面拉应力和较大的底剪应力,但均远小于材料强度和层间黏结强度,且优于常用沥青混凝土铺装;采用PRC铺装结构,正交异性板疲劳细节的应力降低了20%左右,肋间相对挠度、最小曲率半径和相对挠跨比均更为有利,对桥面系起到了更好的保护作用;复合梁五点脉动弯曲疲劳寿命超过100万次,表明PRC铺装结构防水黏结层性能满足要求;加速加载试验中,加载12万次后PRC铺装结构无车辙,正交异性板无裂缝。工程应用结果表明,PRC及铺装结构工艺合理,铺装及正交异性板均未发现病害。     

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。     

钢桥桥面沥青铺装层应变变化规律研究

在钢桥模型上进行SMA和AC沥青混合料铺装层直道疲劳试验,研究重复加载过程中应变变化规律,分析了桥面铺装层疲劳开裂性能。     

城市钢桥通用铺装技术方案研究

针对城市钢桥点多、面广、量少三个特点,提出了城市钢桥通用铺装技术方案,采用了耐久的防水粘结体系,包括环氧云母防腐层,大剂量无溶剂环氧树脂防水层和热融颗粒粘接材料,铺装采用细粒式密实型高黏度沥青混合料保证密水性、柔韧性、高温稳定、抗滑性能,并利于后期养护维修。进行了一系列性能试验,包括材料拉拔试验、拉伸试验、随从性试验和铺装体系剪切、拉拔与疲劳试验,试验结果表明,该铺装体系具有较好路用性能与耐久性。     

浇注式沥青混凝土复合铺装的高温稳定性能研究

为提高浇注式沥青混凝土复合铺装的高温性能,减少铺装层在行车荷载作用下产生的高温车辙现象,本文将复合铺装层间接触状态分为未撒布碎石和撒布碎石2种情况,提出以动态机械分析试验方法(dynamic mechanical analysis,DMA)和车辙动稳定度方法评价浇注式沥青混凝土复合铺装高温稳定性能,通过四点弯曲试验和车辙试验研究复合铺装层高温性能,研究层间接触状态对复合铺装结构高温稳定性能的影响。研究结果表明,采用DMA试验方法和车辙动稳定度方法能有效评价复合铺装结构的高温稳定性能;浇注式+碎石+SMA复合铺装动态模量和动稳定度高于浇注式+SMA复合铺装相应数值;碎石粒径越大和用量越多对复合铺装动稳定度影响显著,推荐采用13.2～19 mm粒径碎石,推荐用量为10 kg/m~2。     

岩沥青复合改性沥青SMA性能试验研究与应用

为了进一步改善普通改性沥青的性能,以满足桥面铺装使用性能的要求,对岩沥青复合改性沥青及SMA混合料的性能进行高温稳定性、疲劳性能等试验分析。试验结果表明,岩沥青复合改性沥青SMA能够大幅度提高混合料的高温抗车辙和疲劳性能,满足桥面铺装使用条件要求,并在实体工程中得到推广应用。     

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。     

钢渣SMA路用性能试验研究

针对沥青混合料的路用性能特点,以钢渣作为原材料,设计并制备出钢渣SM A沥青混合料。并在室内试验过程中,首先研究了钢渣的材料特性,并采用普通车辙试验检验混合料的高温稳定性;在IN STRON材料试验机进行混合料的低温性能与疲劳性能试验;通过测定钢渣与沥青之间的接触角值以及浸水车辙试验来评价钢渣SM A混合料的水稳定性。试验结果表明,钢渣可以作为沥青面层优质集料使用,设计并制备出的沥青混合料具有良好的路用性能。     

钢桥面复合改性沥青混合料铺装路用性能研究

针对钢桥面铺装早期损坏中热稳定性不足的问题,依据聚合物改性原理,选取了3种改性剂,通过设计正交试验,采用极差分析和综合平分法,研制出了一种钢桥面铺装新材料——复合改性沥青;测试了该胶结料的基本性能,并对其混合料进行了高温车辙、低温弯曲、水稳定性及疲劳试验。结果表明:复合改性沥青的温度敏感性低、抗剪切变形能力强,其混合料的路用性能均得到了明显改善,尤其是高温抗车辙能力提高显著,且经济效益可观,适用于钢桥面铺装。     

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。     

深圳市某钢桥桥面铺装层温度场有限元模拟研究

该文针对钢桥桥面铺装层早期破坏这一世界性难题,根据气象部门提供气象资料,钢桥桥面铺装材料热物性参数实测值,利用有限元手段,对深圳市某钢桥桥面铺装层温度场进行了模拟计算。结果表明：钢桥桥面铺装层具有较高的温度,高温作用时间长,温度波动大,正负梯度转化快,不同深度处,最高温度的温度滞后现象不明显等特征。相比路面温度场,钢桥...     

钢桥面铺装体系材料选型与设计

结合铺装材料的配合比设计和性能试验，研究分析了典型铺装材料的高温稳定性能、抗疲劳开裂性能和黏结层应用性能。结果表明：环氧沥青混合料EA表现出较好的抗车辙特性，其60℃最终车辙深度为沥青玛蹄脂碎石混合料SMA的30%左右，70℃最终车辙深度仅为SMA的25%左右；对于SMA，在铺装设计时需要考虑一个临界应变水平，并在结构设计时宜控制其实际应变水平低于该临界值；存在最佳黏结材料用量使层间黏结强度达到最大，且拉拔试验和斜剪试验得到的最佳用量一致，2种试验结果具有一致性。     

钢桥桥面铺装方案环道试验研究

在专门设计加工的环道正交异性板钢桥上 ,进行了多种铺装方案的环道疲劳试验、高温抗车辙试验 ,比较各种铺装的使用性能与材料、结构的关系。     

环氧沥青混合料低温性能研究

环氧沥青混合料是一种新型的高强钢桥面铺装材料。主要通过低温弯曲试验与低温弯曲蠕变试验来评价环氧沥青混合料的低温性能,再结合线收缩系数试验分析了环氧沥青混合料在钢箱梁桥桥面铺装应用中的低温特性。     

ERS铺装对钢桥面板疲劳性能的影响及参数分析

为了研究树脂沥青组合铺装体系(ERS)对正交异性钢桥面板疲劳性能的影响,以宜昌伍家岗长江大桥为工程背景,采用ANSYS软件分别建立有、无铺装层的钢桥面板足尺节段有限元模型,针对不同温度条件下铺装层对钢桥面板疲劳性能的影响作用进行系统研究。结果表明:考虑铺装层与钢桥面板的协同受力之后,U肋与顶板焊接细节4个疲劳易损部位的应力幅值均显著降低;ERS铺装层温度对U肋与顶板焊接细节的疲劳性能具有显著影响,其中对顶板内侧和外侧焊趾的影响最为显著,相对于不考虑铺装层的情况,在铺装层温度为55℃时顶板内侧和外侧焊趾的等效应力幅值分别降低49.8%和46.9%,而在铺装层温度为5℃时其等效应力幅值分别降低81.3%和88.1%;增加RA10层和SMA-13层的设计厚度均可降低U肋与顶板焊接细节的等效应力幅值,RA10层厚度参数对于钢桥面板疲劳性能的影响更加显著;为准确评估钢桥面板的疲劳性能,建议考虑ERS桥面铺装层温度以及厚度的影响。     

沥青混凝土路面多孔混凝土基层的疲劳性能

多孔混凝土作为沥青混凝土路面的基层时,和面层一起受到车辆荷载和温度的反复作用,结构设计中需考虑其疲劳性能。通过室内小梁弯拉疲劳试验,分析疲劳寿命试验数据的概率分布,得出多孔混凝土疲劳寿命服从双参数威布尔分布,以此建立了不同应力水平和等效应力水平下两种形式的疲劳方程;分析了疲劳寿命变异性的影响因素及减小变异性的相应措施,比较得出其疲劳性能优于半刚性基层材料。利用得出的疲劳方程,建立了多孔混凝土作为沥青混凝土路面基层时,进行层底弯拉应力验算的弯拉强度结构系数,可用于路面结构计算。