桥面铺装层裂缝产生原因及修补措施

桥面铺装层破损是高等级公路路面病害中最为严重的一种形式，此前采用钢纤维混凝土等材料对铺装层进行修补，效果并不理想，其根本原因在于并没有弄清铺装层发生破坏的根本原因。文中在分析桥面铺装层干缩裂缝、温度裂缝和疲劳裂缝产生原因及影响因素的基础上，提出了一种全新的桥面铺装层修补方法。     

桥面铺装层裂缝产生原因及修补措施

桥面铺装层破损是高等级公路路面病害中最为严重的一种形式,此前采用钢纤维混凝土等新材料对铺装层进行修补,效果并不理想,其根本原因在于并没有弄清铺装层发生破坏的根本原因.文中在分析桥面铺装层干缩裂缝、温度裂缝和疲劳裂缝产生原因及影响因素的基础上,提出了一种全新的桥面铺装层修补方法.     

水和超载对混凝土板沥青层间剪切疲劳寿命的影响

为弥补水泥混凝土板沥青铺装层间剪切疲劳寿命设计方法的不足,通过不同水环境、正压力条件下沥青混凝土及其与水泥混凝土板层间的抗剪强度和剪切疲劳试验,结合水泥混凝土板沥青铺装结构的三维有限元计算,探讨了水和超载对水泥混凝土板沥青铺装层间剪切疲劳寿命的影响。利用自行研制的可施加正压力的剪切试验仪,测试了2种水环境(无水和浸水)和3个正压力(0.3,0.5,0.7MPa)下沥青混凝土及其与水泥混凝土板层间抗剪强度,并进行了2种水环境、2个正压力(0.5,0.7 MPa)和4个剪切应力比(0.4,0.5,0.6,0.7)下沥青混凝土及其层间剪切疲劳试验。在此基础上,结合复合式路面结构的三维有限元计算,对比分析了不同水环境、垂直和水平荷载下沥青铺装层及其层间剪切疲劳寿命。研究结果表明:沥青混凝土和层间剪切疲劳寿命均与剪切应力比具有良好的双对数线性关系,剪切疲劳特性参数与材料特性、环境因素、交通荷载和沥青铺装结构等有关;层间抗剪强度和剪切疲劳寿命均低于沥青铺装材料的抗剪强度和剪切疲劳寿命,层间剪切破坏沿混凝土板表面发生;浸水导致层间剪切疲劳寿命降低85%以上,水平力和超压作用缩短层间剪切疲劳寿命45%以上,浸水比交通荷载的影响更大。     

钢桥面铺装疲劳性能研究综述

钢桥面铺装疲劳问题一直是全世界所关注的难题。综合近些年国内外钢桥面铺装疲劳试验模型、理论研究方法及新兴铺装材料疲劳方面的最新研究成果,对其优缺点、应用现状等展开全面系统的分析,结果表明:在试验模型方面主要有小梁弯曲试验、劈裂疲劳试验、复合梁试验、直环道加速加载试验及试验桥模型,复合梁模型以其对钢桥面铺装实际疲劳过程的准确模拟、高精度、试验可控性好及适于室内进行等优势在铺装体系疲劳性能研究方面运用最为广泛,但其边界条件问题仍未解决,小梁弯曲疲劳模型对单纯铺装材料的疲劳研究效果最好;在理论研究手段方面有唯像学、能量法及力学近似法3类,唯像学结合复合梁试验及数理统计应用较多,但近些年在能量法及力学近似法方面的应用在不断提升;在新兴铺装材料的研究方面以刚性材料超高性能混凝土系列及高延性水泥基复合材料(ECC)铺装研究力度最强、应用前景最好,但两者在复杂应力、环境下疲劳问题和与钢板界面黏结方面研究有待加强,尤其是ECC铺装各项性能研究尚处于起步阶段,离实际应用仍很遥远。     

沥青混凝土桥面铺装层设计指标的探讨

采用ANSYS有限元数值模拟分析,研究了桥面铺装层脱层、推移拥包、疲劳开裂以及离散剥落等早期病害产生的内在原因,分析了桥面铺装层与道路路面在某些破坏机理上的差异,提出了适用于桥面铺装层结构设计的四项指标。     

钢桥面刚性铺装结构与材料分析

为应对重交通或桥面系刚度不足时,桥面正交异性板的疲劳裂缝和铺装的破坏问题,境内外发展了刚性铺装技术。在实桥调研的基础上,对比分析了境内外刚性铺装结构和材料的差异,并通过有限元建模和计算,分析了刚性铺装结构的受力特点,讨论了刚性铺装的应用和改进措施。结果表明,混凝土易产生收缩裂缝,有可能影响桥面铺装的防水性能;荷兰、日本和我国刚性铺装结构与材料的主要区别在于铺装与桥面板的黏结方式、钢筋网的设置、磨耗层设置和混凝土材料配比等4个方面;刚性铺装中沥青磨耗层与混凝土之间的界面是受力的薄弱之处,最大剪应力超过0.7MPa,是常用沥青铺装和混凝土路面加铺沥青混凝土磨耗层结构的2倍左右;刚性铺装更宜用于旧桥正交异性板的补强工程,而在沥青磨耗层与混凝土层之间设置高效黏结层和抛丸处理,能够减少前述病害。     

高性能改性沥青在铺装中的应用效果分析

针对市场上普通改性沥青无法适应“超重载交通道路”,混凝土桥面在多雨、重载等综合条件下水损害严重,以及钢桥面铺装中存在车辙、疲劳开裂等问题,从沥青角度出发,创造性地开发出重载交通专用改性沥青、混凝土桥面改性沥青以及高弹性改性沥青,成功解决路面铺装中超重载、疲劳开裂等问题.     

大跨径钢桥面铺装典型结构路用性能评价与研究

大跨径钢桥面沥青混凝土铺装材料的性能对行车舒适性及面层材料的耐久性有重要的影响。在了解各类铺装材料特性和适用性的基础上,提出了3种典型铺装结构方案。并以舟山西堠门大桥为项目依托,对钢桥面铺装3种复合铺装结构的高温稳定性、低温弯曲性能、疲劳性能以及防水性能进行了综合研究,对比了3种复合铺装结构的性能差异。在进行疲劳性能分析时,根据有限元分析结果,创新性地建立了室内组合结构疲劳分析试验模型。通过试验验证了3种复合铺装结构作为钢桥面铺装的综合技术性能,为今后的桥面铺装工程提供了一定的理论基础。     

钢桥桥面铺方案环道试验研究

在专门设计加工的环道正交性板钢桥上，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。     

水泥混凝土路面填缝料疲劳试验方法研究

水泥混凝土路面填缝料在实际应用中,受气候、机械外力作用产生疲劳老化,使用寿命下降.填缝料疲劳导致地表水渗入基层是水泥混凝土路面破坏的重要原因之一.现有填缝料评价体系中无体现疲劳性能的评价指标.基于对现有水泥混凝土路面接缝料的力学研究和室内试验,提出适合于水泥混凝土路面填缝料疲劳性能检测的试验方法和仪器,其对于水泥混凝土路面填缝料的研究及应用具有重要意义.     

半柔性路面材料性能研究

以矿料主骨料空隙体积填充法、谢伦堡析漏和肯塔堡飞散试验设计出三种不同基体空隙率下的半柔性路面材料,通过马歇尔试验、车辙试验、冻融劈裂、小梁弯曲、疲劳等室内试验评价其综合路用性能。结果表明,半柔性路面材料具有优良的高温稳定性、水稳定性、较强的抗疲劳能力,其低温抗裂能力则稍显不足。     

沥青路面轴载换算新方法

现规范沥青路面轴载换算是基于疲劳损伤等效建立的,采用的是线性疲劳损伤理论,这种换算方法无法考虑既有损伤对后续加载过程的影响,低估了荷载的作用,造成换算的不科学性,为了解决这个问题,论文通过沥青混合料疲劳试验,建立了沥青混合料的非线性疲劳损伤演化方程,据此,建立了基于非线性损伤理论的沥青路面轴载换算新方法。     

基层模量对沥青路面力学性能的影响分析

沥青路面的基层材料种类繁多，模量变化范围很大，而基层模量对路面结构力学有重要的影响。选取3种典型的路面结构，选用4种实测轮胎接地荷载，建立三维有限元路面结构模型，分析基层模量变化时的力学响应。结果显示，基层模量的增加对路面使用寿命有2种不同的影响趋势，一方面可以减少沥青层层底弯拉应变，从而增加沥青路面的疲劳寿命；另一方面，表面层最大剪应力呈明显的增大趋势，容易产生路表面局部早期损坏。在此基础上，给出基层模量的合理范围建议值。最后，提出增加一个抗剪指标以控制基层的模量。     

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。     

路面裂缝修复中改性聚氯氨酯与SBS改性沥青物理性能研究

为了探究路面裂缝修复中改性聚氯氨酯与SBS改性沥青物理性能,通过疲劳试验与抗渗试验对两种材料进行对比分析,结果表明;改性聚氯氨酯与SBS改性沥青两种材料作为路面裂缝的补料均可满足路面的路用性能需求.改性聚氯氨酯材料在修复路面裂缝后的疲劳期相对于SBS改性沥青材料的要短,并且SBS改性沥青材料的抗疲劳性能更强.对于抗渗能力,两种材料的抗渗等级一致.改性聚氯氨酯材料的耐水压力与渗水压力相对于SBS改性沥青材料更大.     

基于统计损伤理论的沥青路面疲劳失效过程分析

基于应变等价性假设,并结合统计损伤理论,建立了模拟沥青路面在载荷下变形过程的损伤本构模型。其次,在该本构模型的基础上,分析了路面变形过程中强度退化特性及疲劳失效条件,并进一步推导了在疲劳载荷下路面材料失效的判据,最后,通过分析表明本文方法的合理性与可行性。     

机场绕滑道工程高性能沥青混合料研究与应用

依托虹桥机场绕滑道系统安全改造项目,研究不同品种、不同掺量高模量剂对SMA-13和AC-20混合料动稳定度的影响,根据虹桥机场绕滑道现场条件和未来使用需求,比选并确定适用于新建绕滑道道面沥青面层的最优高模量剂与掺量.基于室内试验对沥青道面的混合料性能进行分析,结果表明所选用高性能沥青混合料具有优异的高温稳定性、耐疲劳性...     

基于路面不平度自功率谱密度函数计算国际不平度指数的研究

提出了一种基于路面不平度自功率谱密度函数PSD计算国际不平度指数IRI(International Roughness Index)的方法。通过建立1/4车辆模型来分析路面不平度的输入和汽车振动的响应,由动态响应模型的理论分析得到路面不平度的自功率谱密度函数PSD(Power Spectral Density),再应用随机理论等方法,推得基于路面不平度自功率谱密度函数PSD的IRI值。用PSD计算IRI,能够使车辆和道路部门比较他们对路面不平度的各自评价标准,从而作为其设计、改进产品的依据,IRI的求得,为公路运输部门对道路的养护决策提供了依据。