水泥砼桥面铺装结构与层间界面力学特性研究

摘要

桥面铺装作为一种特殊的铺面工程，在长期使用过程中受到行车荷载、自然因素等影响，其破坏除具有普通路面铺装常见的类型外，还具有桥面铺装体系自身特有的破坏类型。然而，由于目前的研究工作不够系统、深入，未进行细化，只是从桥面铺装设计的整体角度提出一些要求，从而导致最终的实体工程很难满足桥面铺装的各项性能要求。本文参考了国内外最新研究成果，依托重庆市交通委员会科技项目“一般水泥混凝土桥桥面铺装关键技术研究”，开展了以水泥砼桥面沥青混合料铺装为中心的桥面铺装结构与层间界面力学特性研究。 首先，研究了桥面铺装的工作条件，包括桥梁所在地的区域气候条件，以及交通情况，并在此基础上对桥面铺装的力学特性展开理论分析。通过ANSYS有限元软件建立子模型分析法，依次分析了桥梁整体变形，局部变形以及铺装层受到轮载作用时，桥面铺装层间界面的应力应变情况。着重分析了铺装在多种行车荷载状况下的应力情况，充分说明了桥面铺装研究的必要性。 其次，对桥面铺装黏结防水层层间界面力学特性开展了试验研究，进行了包括层间界面的剪切强度、动态剪切疲劳以及拉拔强度分析，发现铺装面层SMA-10拥有不错的抗动态剪切疲劳效果更佳。并通过以上试验分析建立层间界面应力失效的本构模型，得出了层间界面粘结滑移的τ-S本构关系。 然后，研究了桥面铺装的沥青混合料以及沥青混合料铺装组合结构。主要进行了沥青混合料相关的力学性能试验分析，包括高温稳定性能、抗剪性能、水稳性能的试验；同时，对铺装组合结构的温度稳定性和耐久性开展了研究，并推荐上面层SMA-13加下面层SMA-10的沥青混合料组合结构作为水泥砼桥面沥青混凝土铺装。 接着，进行了桥面防水结构体系构成的研究，在此基础之上总结归纳出了桥面防水体系的评价指标。 最后，结合重庆鱼洞长江大桥桥面铺装工程，进行了现场试验工程应用及评价研究，为今后的推广应用积累了工程实践经验。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 概述

1.1论文研究意义及目的

1.2国内、外研究概况

1.2.1国内研究概况

1.2.2国外研究概况

1.3混凝土桥面铺装病害调查及成因分析

1.4论文研究内容及预期成果

1.4.1论文研究内容

1.4.2预期成果

第二章桥面铺装的工作条件分析

2.1桥梁的工作条件调查分析

2.1.1区域气候条件分析

2.1.2交通情况分析

2.2桥面铺装的力学分析

2.2.1有限元分析方法及ANSYS11.0软件介绍

2.2.2桥面板的局部变形分析

2.2.3铺装层在轮载作用下的应力分析

2.3小结

第三章桥面铺装黏结防水层层间界面力学特性分析

3.1室内试验方法及结果分析

3.1.1试件的成型及养护

3.1.2层间界面的剪切强度分析

3.1.3层间界面剪切疲劳效应分析

3.1.4层间拉拔强度分析

3.2铺装层间界面应力失效的本构模型研究

3.2.1层间界面粘结滑移的基本概念

3.2.2层间界面的粘结强度分析

3.2.3层间界面粘结滑移本构关系

3.3小结

第四章沥青混合料性能试验研究

4.1原材料及及级配组成

4.1.1原材料基本性能研究

4.1.2纤维

4.1.3混合料级配构成及试验性能指标

4.2沥青混合料性能研究

4.2.1高温稳定性能试验

4.2.2抗剪性能试验

4.2.3水稳定性能试验

4.3沥青砼铺装组合结构性能试验研究

4.3.1试验方案

4.3.2组合结构试验研究

4.4小节

第五章桥面防水结构体系的研究

5.1概述

5.2桥面防水材料应用概况与分类

5.2.1国内、外桥面防水材料的应用概况

5.2.2桥面防水材料的组成与分类

5.2.3桥面防水材料的工作机理

5.2.4道桥用防水材料性能技术指标与用量

5.3桥面防水结构体系的构成研究

5.3.1桥面铺装面层的性能要求

5.3.2桥面防水层的性能要求

5.3.3桥面的排水系统

5.3.4桥面的伸缩缝设置

5.4桥面防水结构体系的评价(指标)

5.4.1力学性能评价

5.4.2温度稳定性能评价

5.4.3密水及透水性能评价

5.4.4耐腐蚀性能评价

5.5小结

第六章现场试验工程应用及评价分析

6.1现场试验路方案

6.1.1工程概况

6.1.2试验主要内容及方案

6.2现场施工质量控制与性能检测

6.2.1施工质量的控制

6.2.2试验路的性能检测

6.3小节

第七章结论及建议

7.1主要结论及创新点

7.2进一步研究建议

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果