润扬大桥钢桥面铺装实桥试验研究

介绍润扬大桥钢桥面铺装试验桥的方案设计、试验研究、温度测试、交通量调查和使用性能跟踪观测,通过混合料高温车辙试验、低温弯曲试验、复合梁疲劳试验以及拉拔试验等分析实桥试验沥青混合料基本性能,阐述铺装内各层温度梯度分布规律及与大气温度变化关系,通过使用性能跟踪观测介绍浇注式沥青混凝土 环氧沥青混凝土新型铺装结构的工程效果。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

港珠澳大桥钢桥面沥青铺装结构设计

港珠澳大桥钢桥面铺装标准高、规模大、施工环境复杂,在分析实桥结构、交通、气候、施工条件的基础上,对该桥钢桥面铺装结构进行设计。以工程病害率、成熟程度、施工可控性、抗疲劳性能、高温稳定性、重载承受能力为评价指标,对多种典型铺装方案进行综合评定,最终推荐浇注式沥青混合料+改性沥青SMA方案。通过工艺改进,确定采用MA配合比设计方法和GA生产工艺制备浇注式沥青混合料GMA。铺装结构设计为:对钢板表面喷砂除锈后,按顺序涂装防腐层、防水层、黏结层,然后在行车道范围内依次铺装30mm浇注式沥青混合料GMA-10+38mm改性沥青SMA-13(层间洒布改性乳化沥青);在中央分隔带范围内铺装68mm全厚式浇注式沥青混合料。该铺装方案符合全寿命设计理念,具有综合性能优、质量可靠度高、施工效率高等优点。钢桥面铺装实施过程与验收结果均表明该铺装方案合理、可行。     

Key Technology of Asphalt Pavement Overhaul for Xiling Yangtze River Bridge

为解决西陵长江大桥钢桥面沥青铺装大修中遇到的工程技术难题,对设计控制指标、设计计算方法、试验检测方法、旧桥面清除方法等进行了研究.在对西陵长江大桥旧桥面铺装病害调查、沥青铺装体系力学模型计算、极限低温调查的基础上,采用铺装表面弯拉应变与铺装——钢板界面剪应力作为铺装材料疲劳设计控制指标,提出长寿命防水粘结层设计,并提出实用的试验检测方法与指标.在沥青铺装现场温度测试的基础上,建议提高沥青混合料车辙试验的温度标准与动稳定度指标.在对旧桥面铺装材料与结构分析的基础上,提出旧桥面清除方案.在对旧钢板抛丸除锈试验段基础上,解决清洁度与粗糙度指标之间的矛盾.研究结果表明:旧铺装机械清除以保护钢板为主,半桥施工应考虑配重、安全防护、环境保护;两遍抛丸除锈采用不同粒径钢丸可解决清洁度与粗糙度的矛盾;多跨连续叠层梁模型计算的铺装表面弯拉应变与界面剪应力作为疲劳设计指标基本可行;采用抗拉强度结构系数提高极限低温下的沥青混合料弯拉应变技术要求是可行的;铺装高温稳定性设计应提高温度标准,动稳定度指标可根据设计交通量确定.     

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.     

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。     

大跨径钢桥桥面铺装层疲劳特性试验研究

利用有限元方法对某大跨径钢桥面铺装层进行力学分析,以此为依据,现场采样,进行了环氧沥青混合料与钢板的结合件的疲劳试验。结果表明,该大跨径钢桥采用环氧沥青混合料铺装是成功的,其使用寿命可达15 年以上。     

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。     

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。     

钢桥面铺装特点及设计要求综合分析

钢桥面铺装中对铺装层与钢桥面板之间的粘结强度、整体性和协同变形能力要求很高.目前我国的钢桥面铺装体系中双(单)层改性沥青SMA早期病害较多、双层环氧沥青混凝土非高温稳定性问题频繁,近年应用都比较少,浇筑式沥青混凝土十改性沥青SMA在一定程度上改善了桥面铺装的使用性能,但还存在桥面铺装在反复荷载下疲劳开裂、铺装层失稳,难以保证桥面铺装与钢桥面板的协同变形,难以同时满足铺装材料多项功能要求,钢桥面铺装工艺技术要求高,桥面维修工作难度大等问题.因此在钢桥面铺装方案论证和设计中,需综合考虑铺装材料各项性能的要求;选择具有较强协调变形能力的铺装材料;做好桥面防水;根据已有经验及实桥特点,采用全寿命设计理念,提高钢桥面铺装的耐久性.     

正交异性钢桥面沥青铺装结构特性的研究

利用直线式加速加载试验系统,对12种沥青铺装方案进行了大型直道足尺试验。研究了正交异性钢桥面板的受力特点和动荷载作用下的响应特性,分析了导致钢桥面沥青铺装层产生疲劳破坏形式的原因,指出了现行钢桥面沥青铺装设计存在的主要问题,并针对目前钢桥面沥青铺装设计提出建议。     

基于钢桥面铺装层内部温度变化监测的隔热降温材料优选试验研究

为进一步探索对钢桥面沥青铺装层高温病害的预防性研究,该文利用热电偶连接数显装置的温度监测设备,在完成室外模拟监测钢桥面铺装结构内部温度试验检测方法和隔热降温型铺装结构设计的基础上,对分别基于MMA+纳米SiO_2气凝胶保温毡+GA+SMA钢桥面铺装结构和掺轻质空心玻璃微珠的MMA+GA+SMA钢桥面铺装结构以及MMA+GA+SMA普通钢桥面铺装结构进行了同一试验环境下的沥青铺装层内部温度监测。试验结果显示:相比普通钢桥面铺装结构,纳米SiO_2气凝胶保温毡对沥青铺装层可实现约18%的平均降温幅度,掺轻质空心玻璃微珠的MMA对沥青铺装层可实现约11%的平均降温幅度。综合沥青铺装层内部温度波动范围、平均降温幅度以及钢板与沥青铺装层温度的差异大小3个方面评判,认为设置有纳米SiO_2气凝胶保温毡的钢桥面铺装结构对沥青铺装层的隔热降温作用最为显著。     

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。     

钢桥面铺装环氧树脂沥青混合料性能研究

钢桥面铺装是钢桥建设中的难点,该文研究了环氧树脂沥青混合料应用于钢桥面的铺装技术,包括材料组成、集料级配、粘结层强度、混合料路用性能以及环氧树脂沥青混合料拌和和摊铺等方面的问题.研究表明:环氧树脂沥青混合料用于钢桥面铺装层,各方面性能都比较优越,是一种良好的钢桥面铺装材料.