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。     

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。     

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。     

环氧沥青铺装层裂缝类病害修复材料性能研究

环氧沥青混合料由于具有优异的力学性能在钢桥面铺装中得以广泛应用,但服役过程中不可避免地会出现各种病害,其中裂缝类病害最为严重。文章结合南京长江第二大桥多年来的养护维修经验,选取工程中常用的4种裂缝类修复材料,即CKⅠ、CKⅡ、CKⅢ和CKⅣ,分别进行黏度试验、拉拔试验、拉伸试验和剪切试验,评价其在环氧沥青铺装层修复中的适用性,为建立完善的钢桥面铺装层养护技术规范奠定基础。     

大跨径钢桥桥面铺装早期病害分析及对策

该文通过调查和总结,认为车辙、开裂与粘结层破坏是我国钢桥面铺装早期病害的主要形式。结合早期病害与不同类型桥面铺装材料的性能、构造条件、交通条件等的关系,深入分析钢桥面铺装早期病害产生的原因,并从多角度提出相应的防治对策。     

多场耦合作用下钢桥面环氧沥青铺装病理分析

为了研究大跨径钢桥面环氧沥青钢桥面铺装出现各种病害的机理,基于应力荷载、温度荷载、水力荷载和时间荷载及其耦合作用,采用有限元理论和机械粘附理论对裂缝、鼓包、坑槽、脱层等病害进行分析,并采用人工调查和数理统计的方法对环氧沥青桥面铺装病害分布特性进行研究,最终阐述了铺装层病害发展的过程。最后从设计、施工、使用等方面提出减少钢桥面环氧沥青桥面铺装病害的方法。     

钢桥桥面沥青铺装层病害处治方法研究

对钢桥面沥青铺装层病害进行分析研究,并根据病害类型采取了相应的维护方案:对小裂缝、中裂缝进行开槽灌缝密封处治;对龟裂、脱层推移以及坑槽进行挖补处治;对麻面进行雾封层封水处治;最后对全桥做雾封层养护。同时,对于需挖补处治的铺装层,提出挖补结构方案,旨在为钢桥面沥青铺装层病害处治研究提供依据。     

正交异性钢桥面沥青混凝土铺装层的裂缝分类及成因

开裂是钢桥面铺装在使用过程中所面临的主要病害之一。报道了国内外10多座钢桥桥面沥青混凝土铺装层开裂状况的跟踪调查与分析结果。根据裂缝的分布位置与几何特征,将裂缝分为规则裂缝、U型裂缝、不规则短发丝裂纹及放射状裂纹4大类,归纳总结了各类裂缝的扩展规律并探讨了其原因。结果表明,规则裂缝是与正交异性钢桥面系构造特性密切相关的结构性问题;不规则短发丝裂纹及放射状裂纹则与施工缺陷密切相关,放射状裂纹主要由鼓包引起;U型裂缝为滑移型缝,层间界面的粘结强度与抗剪强度不足及混合料的高温稳定性不足是导致该类裂缝的主要原因。     

国内大跨径钢桥面桥梁主要铺装类型介绍

国内许多大跨径钢桥的桥面沥青混凝土铺装层在投入使用初期便出现了疲劳开裂、车辙、滑移与脱层、鼓包等病害,造成较大的经济损失和社会影响。该文着重介绍国内大跨径桥梁钢桥面铺装类型的发展过程及结构类型,为钢桥面铺装类型的研究和方案设计提供参考。     

钢桥面聚氨酯铺装层特性及施工技术研究

钢结构在桥梁建造过程中的使用越来越广泛,钢桥面铺装的重要性越来越不容忽视。目前钢桥面的铺装主要是采用沥青混凝土铺装,但较容易出现普通类型的病害。如何提高钢桥面铺装的使用寿命,工程师一直在不断改进铺装层的材料性能和施工工艺,先后出现了SMA沥青混凝土、浇注式沥青等改进后的沥青混凝土铺装。本文探索了另外一种铺装层结构形式,利用聚氨酯材料解决沥青混凝土与钢桥面之间粘结性,提高铺装层的耐久性。并对这种新的铺装层施工工艺和施工方法进行了探讨。     

虎门大桥钢桥面铺装热稳性病害的原因分析与处治

对虎门大桥钢桥面铺装热稳性病害产生的原因进行了分析，提出了处治方案，并介绍了处治施工工艺。处治后的钢桥面铺装运行状况良好，说明处治措施得当，达到了预期目的。     

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。     

基于钢筋网联结的钢-ECC组合桥面结构抗弯性能试验研究

为解决正交异性钢桥面铺装层破损及钢桥面结构疲劳开裂等病害问题,提出一种基于钢筋网联结的正交异性钢板-轻质超高韧性水泥基复合材料(ECC)组合桥面结构体系。试验结果表明:1)基于钢筋网联结的钢-ECC组合桥面结构具有良好的承载能力和控制裂缝能力;2)不同配筋组合桥面板的开裂强度不低于4.33 MPa,能够满足组合桥面的横向抗拉应力要求;3)ECC和钢板之间界面的滑移值很小,界面抗剪能力强。     

钢箱梁桥体铺装层降温系统的试验和数值模拟

在钢箱梁除湿系统配合使用的条件下，设计了一套铺装层降温系统来解决夏季高温天气铺装层热稳定性不足的问题，并采用数值模拟软件对降温系统安装前后铺装层温度场进行了数值计算分析。结果表明，铺装层表面、黏结层、铺装底面温度变化规律基本相似，采用铺装层降温系统不仅可以适当降低铺装表面温度，而且能够有效解决黏结层和铺装底层温度过高的问题。     

超重荷载钢桥铺装结构设计与桥梁加固方案研究

交通荷载对钢桥面铺装的使用寿命有很大影响,为设计出满足超重行车荷载使用要求的钢箱梁桥面铺装,运用有限元方法分析了3种备选铺装结构在超重荷载作用下的力学性能,并进一步研究为改善铺装受力状况而采取的桥梁加固措施,为桥梁结构与桥面铺装一体化设计做出了有益的尝试。根据研究结果,推荐钢桥面采用"7.5 cm三层环氧沥青混凝土"铺装结构,并对桥梁结构采用在腹板附近加焊纵向加劲肋的方式进行加固。研究表明,增加铺装厚度以及钢桥面板局部结构的优化,可以较为明显地改善铺装的受力状况,建议钢桥结构设计与桥面铺装设计应同步、协调进行。     

武汉至大悟高速公路钢箱梁桥面铺装结构方案

目前国内大多数钢箱梁结构的柔性铺装在使用过程中均出现了铺装层开裂、脱粘、车辙、坑槽等病害,且正交异性钢桥面出现了包括纵肋-面板连接处疲劳开裂、纵肋-横隔板连接处疲劳开裂、横隔板弧形切口处疲劳开裂、纵肋拼接焊缝处疲劳开裂等病害.为避免这些病害情况的产生,采用了钢-超高韧性混凝土(STC)轻型组合桥面铺装型式.     

钢-STC轻型组合桥面螺栓连接接头区域设计（双语出版）

为解决正交异性钢桥面板疲劳开裂和铺装层易损的难题,提出钢-STC轻型组合桥面结构方案。此结构方案应用于含有钢箱梁栓接的旧桥桥面维修时,螺栓连接区域由于存在拼接钢板,导致局部接头区域STC层厚度骤减,刚度下降,受力变形趋于不利,易出现早期开裂现象,需进行局部优化设计。针对这一问题,就接头区域局部提出2项强化构造措施（①局部加密剪力钉、②部分纵向钢筋与拼接钢板局部焊接）,并进行足尺条带模型试验。以礐石大桥螺栓连接区域为例,对拟同时采取上述2项措施的情况进行验算。研究结果表明：2项措施均在不同程度上阻滞了STC层顶面接头区域内微裂纹宽度的发展,延缓了开裂,尤其当采取第2项措施或同时采取2项措施时,STC层顶面接头区域晚于一般区域开裂,即接头区域不再是设计计算中需要控制的不利区域;STC层顶面可能出现的最大拉应力为11.5 MPa,小于试验开裂荷载对应的名义开裂应力17.7 MPa,满足设计要求,即钢-STC轻型组合桥面结构方案应用于礐石大桥桥面维修可行。     

带大U肋的轻型组合桥面板基本力学性能

为综合解决正交异性钢桥面板疲劳开裂和铺装层易损的难题,提出了由正交异性钢桥面板与薄层超高韧性混凝土STC组合而成的轻型组合桥面板结构。由于STC层显著提高了桥面板的刚度,因此可对结构进行优化。在带U肋轻型组合桥面板的基础上,提出了带大U肋的轻型组合桥面板方案。将此方案拟应用于某大桥,与原结构相比,用钢量基本不变,而面板-U肋-隔板三者间焊缝总长度减少36%,不仅降低了施工难度,也减少了焊接缺陷,进一步解决了钢桥面板疲劳开裂的问题。采用4种不同的结构体系,建立了钢箱梁节段有限元模型,基于热点应力法,对体系的6个典型疲劳细节进行疲劳验算。结果表明：在大U肋轻型组合桥面板中,6个疲劳细节的应力水平与传统U肋轻型组合桥面板接近,降幅效果基本一致;同时,通过计算说明了大U肋轻型组合桥面板具有良好的横向受力性能,其栓钉也具有足够的抗疲劳性能。为探究此轻型组合桥面板STC层的纵向弯拉性能,开展了负弯矩条带足尺试验,确定大U肋轻型组合桥面板的STC顶层名义开裂应力为24.1 MPa,远超STC层计算最大拉应力10.92 MPa。以上分析初步表明：带大U肋的轻型组合桥面板有较好的疲劳和静力性能。     

钢桥面铺装修复界面疲劳特性试验

为研究钢桥面沥青铺装坑槽病害修复界面的疲劳性能,定量评价病害修复界面的修复效果,采用改进的Overlay Tester试验方法进行钢桥面铺装材料疲劳断裂试验。选取完好的Overlay Tester试件、含有初始裂缝的Overlay Tester试件和切割后进行黏接的Overlay Tester试件3种状态,分别采用传统的评价标准（荷载降低93%）、特定周期数和荷载降低75%三个评价标准进行分析,试验过程中采用高清视频记录裂缝扩展过程。建立基于荷载-周期曲线的疲劳方程,分析了疲劳破坏特征及裂缝扩展过程,提出了裂缝扩展速率、疲劳断裂能和裂缝完全贯穿时的周期3个量化评价指标。研究结果表明：不同状态下Overlay Tester试件的荷载-周期均呈幂函数关系;修复界面疲劳断裂过程复杂,微观层面的集料形状对裂缝扩展的路径有显著影响;考虑疲劳过程的疲劳断裂能和裂缝完全贯穿时的周期2个指标修复效果小于表征单次加载断裂的裂缝扩展速率计算的修复效果,更符合实际工程应用效果。     

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。