高强沥青混凝土在弯坡斜钢桥桥面铺装中的应用研究

摘要

近十几年来,随着国民经济的快速发展,我国在钢桥面铺装方面取得了一些重要成果,但同时也存在许多问题,一些桥梁铺装完毕通车后不久即出现较为严重的疲劳开裂、高温车辙、粘结层失效或脱层、横向推移和拥包等病害,严重影响了行车的通畅和安全。在此背景下,寻求适合我国钢桥面铺装材料类型及设计方法,具有重要的理论意义和较强的实用价值。 本研究以沪宁高速扩建工程一座弯坡斜钢箱梁匝道桥为研究对象,建立有限元模型,分析荷载工况、铺装层模量的变化对力学控制指标的影响,总结分析规律从而指导铺装结构设计和材料选择。针对粘结层失效或脱层这种病害,选择四种粘结层材料,通过剪切实验、高温抗流动实验、低温抗裂试验及抗老化性能试验来检验四种粘结层材料各方面的性能差异,并综合考虑用量、温度等因素对性能的影响,从而优选出合适的粘结层材料。在全面分析三种沥青及矿料各项性能指标基础上,优选三种钢桥面铺装常用级配组成九种沥青混合料,采用多种室内试验全面评价九种沥青混合料的使用性能,比较各种试验的评价指标,分析各种性能的影响因素,优选出合适的铺装层材料并进行经济比较分析。通过实体工程的施工与观测,总结了高强沥青混凝土和环氧沥青粘层油的施工工艺和注意事项；实测实体工程铺装层温度变化情况,采用有限元深入分析钢桥面铺装温度场。研究表明,针对当前我国钢桥面铺装易出现早期病害的情况,使用高强沥青混凝土可确保钢桥面铺装质量,是一种非常适用且经济的材料,具有较强的推广应用价值。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究概况

1.2.1国外研究概况

1.2.2国内研究概况

1.3论文研究的主要内容

第二章弯坡斜钢桥桥面铺装力学分析

2.1有限元分析模型

2.1.1基本假定

2.1.2荷载作用面积

2.1.3荷载工况

2.1.4有限元模型

2.2铺装层受力分析

2.2.1力学控制指标

2.2.2最不利荷位确定

2.2.3各种荷载工况下的铺装层的响应值

2.3本章小结

第三章弯坡斜钢桥桥面铺装粘结层材料研究

3.1粘结层的作用和要求

3.2粘结层材料的种类

3.3粘结层材料的试验检验

3.3.1粘结层材料技术指标及配方

3.3.2剪切试验

3.3.3高温抗流动性试验

3.3.4低温抗裂试验

3.3.5抗老化性能试验

3.3.6不透水试验

3.4本章小结

第四章铺装层沥青混合料配合比设计

4.1原材料性能测试

4.1.1沥青

4.1.2集料

4.1.3矿粉

4.1.4纤维

4.2矿料级配设计

4.3最佳油石比确定

4.3.1马歇尔法确定最佳油石比

4.3.2旋转压实验证试验

4.4本章小结

第五章铺装层沥青混合料室内性能试验研究

5.1浸水马歇尔和冻融劈裂试验

5.2劈裂试验

5.3车辙试验

5.4动态蠕变试验

5.4.1试验简介

5.4.2试验结果分析

5.5动态模量试验

5.5.1发展背景

5.5.2试验简介

5.5.3实验结果分析

5.6小梁弯曲试验

5.7五点加载复合梁疲劳试验

5.7.1试验简介

5.7.2试验结果分析

5.8沥青与沥青混合料性能指标相关性分析

5.9本章小结

第六章实体工程施工及跟踪观测

6.1实体工程铺装方案

6.2生产配合比设计

6.2.1原材料检测

6.2.2级配组成

6.2.3马歇尔试验

6.3实体工程施工

6.3.1美国环氧沥青粘层油施工工艺

6.3.2高强沥青混凝土施工工艺

6.4实体工程跟踪观测

6.5本章小结

第七章钢桥面铺装层温度场研究及经济比较分析

7.1钢桥面铺装层温度场研究

7.1.1钢桥桥面铺装层温度场检测结果

7.1.2钢桥桥面铺装层温度场有限元分析

7.2经济比较分析

7.3本章小结

第八章结论与展望

8.1本文主要结论

8.2有待进一步研究的问题

致谢

参考文献

附录