南京长江第四大桥钢桥面浇注式沥青铺装研究

摘要

大跨径桥梁钢桥面铺装技术是一项世界性难题，其铺装使用条件异常严格，这其中大跨径悬索桥由于桥梁较柔，箱梁位移较大，对钢桥面铺装提出了更高的变形随从性要求，因此大跨径悬索桥的钢桥面铺装技术更是难点。浇注式沥青混合料具有良好的不透水、不透气性，防腐蚀性、耐久性，对钢桥面板具有良好的追从性，是一种可靠的钢桥面铺装材料，符合大跨径悬索桥对铺装材料的要求，在国外有着非常广泛而成功的应用。
　　本文结合南京四桥钢桥面铺装研究课题，借鉴日本钢桥面铺装的成功经验与研究成果，采用理论分析与室内试验相结合的方法，提出了符合要求的南京长江第四大桥钢桥面浇注式沥青的铺装方案。
　　本文首先研究了国内外已有的钢桥面铺装材料和技术，重点分析了浇注式沥青混合料在国内外的研究与应用，针对南京四桥的气候、交通和结构条件，提出了采用浇注式沥青混凝土铺装的方案，并运用大型有限元分析软件ANSYS对南京四桥钢桥面浇注式沥青铺装层进行了力学分析。分析表明在超载条件下，铺装层所受到的竖向位移、横向拉应力、纵向拉应力、剪应力均较正常情况下有较大的增大，会加速桥面铺装的破坏。
　　其次参照日本浇注式沥青的设计流程、试验方法以及性能评价指标，通过大量系统的室内试验研究，进行了南京四桥钢桥面铺装原材料的比选，下层浇注式沥青混合料和上层改性沥青混合料的配合比设计，以及铺装结构的性能研究。经过试验选出的各种原材料均符合要求，按照设计流程设计的沥青混合料配合比与结构性能也完全满足要求。
　　最后进行了钢桥面浇注式沥青混合料铺装施工工艺的研究，主要对施工机械设备、施工流程以及主要注意事项进行了探讨。
　　通过以上内容，研究适合我国国情的大跨径桥梁钢桥面浇注式沥青铺装技术。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 大跨径钢桥面铺装技术概述

1．2．1 正交异性钢桥面板

1．2．2 大跨径钢桥面铺装技术

1．3 浇注式沥青混凝土铺装

1．3．1 国外浇注式沥青铺装研究概况

1．3．2 国内浇注式沥青铺装发展概况

1．4 本文研究的技术路线

2 南京四桥桥面铺装使用条件分析

2．1 基本条件分析

2．1．1 气候条件

2．1．2 交通条件

2．1．3 结构条件

2．2 铺装方案

3 铺装结构力学分析

3．1 有限元分析基本参数和模型

3．1．1 基本假设

3．1．2 计算参数与ANSYS分析模型

3．1．3 轮荷载的选择

3．1．4 最不利荷位

3．2 力学分析结果

3．3 过载情况下力学分析结果

4 桥面铺装原材料比选及性能检测

4．1 集料

4．2 矿粉

4．3 天然砂

4．4 铺装层沥青材料

4．5 粘结层及接缝材料

5 下层浇注式沥青混合料配合比设计

5．1 级配设计

5．1．1 浇注式沥青混凝土级配要求

5．1．2 初选级配

5．2 最佳沥青用量确定

5．3 性能试验

5．3．1 高温稳定性试验

5．3．2 低温抗裂性试验

5．3．3 疲劳试验

5．4 小结

6 上层改性沥青混合料配合比设计

6．1 改性沥青配合比设计指标及流程

6．2 配合比设计

6．2．1 初选级配

6．2．2 马歇尔稳定度试验

6．2．3 最佳沥青用量

6．3 改性沥青混合料性能试验

6．3．1 车辙试验及低温弯曲试验

6．3．2 疲劳试验

6．4 小结

7 铺装结构性能研究

7．1 铺装结构高温性能试验

7．2 铺装结构低温性能试验

7．3 铺装结构层间剪切拉拔试验

7．4 铺装结构疲劳试验

7．5 铺装结构破坏性试验

7．6 小结

8 施工工艺研究

8．1 主要施工机械设备

8．1．1 浇注沥青混凝土拌和站

8．1．2 浇注式摊铺机

8．1．3 升温搅拌运输车

8．2 施工工序及主要注意事项

8．2．1 桥面板除锈处理

8．2．2 下粘结层施工

8．2．3 浇注沥青混合料施工

8．2．4 中间粘结层施工

8．2．5 改性沥青混合料施工

9 主要结论与展望

9．1 主要研究结论

9．2 展望

参考文献

致谢

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