中小跨径桥梁桥面水泥混凝土铺装结构及材料的研究

摘要

桥面铺装即行车道铺装,也就是桥面保护层。它是车辆直接作用的部分。其作用为防止车辆轮胎直接磨耗行车道板,保护主梁免受雨雪水的侵蚀,并对车辆轮胎的集中荷载起一定的分布作用。
　　 从正在使用的桥梁情况看,桥面铺装层开裂、破损已成为桥梁主要病害之一。随着经济的发展,特别是对于作为重化工基地的山西省,各主干线运输任务繁重,且交通量不断增大,重型车多。桥梁形式以中小跨径桥梁为主。所以,研究“中小跨径桥梁桥面铺装结构及材料”意义深远,对于防止桥面破损,提高桥梁适用性及耐久性,延长桥梁的使用寿命具有重要的指导意义和良好的经济效益。
　　 一、本论文重点进行以下几方面的研究:
　　 (一)常用中小跨径桥梁结构桥面水泥混凝土铺装层力学性能分析
　　 1、铺装层与主梁的联结型式,对桥面铺装层的内力影响很大。固结联结可使铺装层与主梁结构整体受力,铺装层主要处于轴向受力状态;非固结联结使铺装层处于弯曲受力状态,类似弹性支承上的薄板。
　　 2、从力学角度看,不同的桥梁型式由于受力状态不同,宜采用不同的桥面铺装联结形式。
　　 3、铺装层的受力与主梁结构密切相关,而且比较复杂。在以往的铺装层设计时,由于是次要结构,因此通常忽略对其进行应力分析,使铺装层的结构设计不尽合理,这也是铺装层开裂的原因之一。因此建议在铺装层设计时,与主梁结构一起进行内力分析,然后选用合理的结构形式。
　　 (二)常用中小跨径桥梁结构桥面水泥混凝土铺装典型结构的研究
　　 桥面铺装设计时,将钢纤维混凝土设计为防水混凝土,沥青混凝土下设防水层,保护主梁免受雨水侵蚀。可通过改善主梁结构和选择合理铺装结构型式,减低铺装层中荷载应力或使用抗疲劳性能良好材料来延长纤维混凝土铺装层的寿命,对于沥青层应验算剪应力满足容许剪应力的要求。
　　 (三)纤维混凝土配合比及其性能试验研究
　　 纤维混凝土比基准混凝土有明显的优越性,使用纤维混凝土能显著延长桥面铺装的使用寿命、有利于改善混凝土耐磨性、有利于防止混凝土出现早期开裂。
　　 (四)钢纤维混凝土施工技术的研究。
　　 二、推广价值和应用前景
　　 根据对桥面铺装应力的分析和钢纤维混凝土配合比及其性能的研究结果铺筑试验路,应用该课题研究的桥面铺装结构与材料,预测桥面使用寿命将会延长2～3倍以上,每方混凝土产生约600元的经济效益。本课题的推广应用,对于防止桥面破损,提高桥梁适用性及耐久性,延长桥梁的使用寿命具有重要的指导意义和良好的经济效益。

目录

文摘

英文文摘

第一章 概述

1.1 立题背景

1.2 国内外概况

1.3 本文主要研究内容

第二章 桥面铺装的力学特性分析

2.1 力学计算模型

2.2 桥面铺装的有限元分析模型

2.2.1 单元刚度矩阵的建立

2.2.2 单元荷载列阵

2.2.3 坐标变换

2.3 桥面铺装的力学特性分析

2.3.1 桥型型一:简支空心板梁桥

2.3.2 桥型二:简支T梁桥

2.3.3 桥型三:先简支后连续梁桥

2.3.4 桥型四:先简支后连续T梁桥

2.3.5 桥型五:整体现浇箱梁桥

2.4 结论

第三章 桥面铺装结构设计方法及典型结构

3.1 国内桥面铺装结构、材料及使用情况

3.2 国外桥面铺装结构及材料概况

3.3 桥面铺装层结构组合设计

3.3.1 桥面铺装层结构型式

3.3.2 桥面铺装层结构设计

3.4 桥面铺装结构设计方法

3.4.1 桥面铺装层荷载应力的计算

3.4.2 温度应力计算

3.4.3 钢纤维混凝土桥面铺装疲劳设计

3.5 本章节小结

第四章 纤维混凝土配合比及使用性能研究

4.0 前言

4.1 原材料及其性能

4.1.1 原材料

4.1.2 原材料试验结果

4.2 纤维混凝土配合比试验研究

4.2.1 配合比设计指标

4.2.2 纤维混凝土外加剂的选择

4.2.3 纤维混凝土纤维的选择

4.2.4 裂区试验的设计步骤:

第五章 钢纤维混凝土配合比设计方法

5.1 设计原则及技术指标

5.2 设计步骤

第六章 桥面铺装试验工程

6.1 施工准备

6.1.1 梁板间横向钢筋的连接

6.1.2 桥面梁板的清扫

6.1.3 钢筋的加固

6.2 机械选型

6.3 施工工艺流程

6.4 各工序要求及注意事项

6.4.1 拌和

6.4.2 运输及卸料

6.4.3 摊铺

6.4.4 表面抗滑处理

6.4.5 养生

6.5 质量评定

6.5.1 平整度

6.5.2 厚度

6.5.3 横坡

6.5.4 裂缝、外观检测

6.5.5 强度结果

6.6 应用推广前景

第七章 结束语

参考文献