改性沥青桥梁伸缩缝性能及其应用技术研究

摘要

改性沥青桥梁伸缩缝是近些年发展起来的一种新兴桥梁伸缩装置，逐步在我国桥梁建设中得到应用。本文以成都至仁寿高速公路新建桥梁长联无缝桥面关键技术研究课题为依托，通过桥梁伸缩装置病害调查，分析病害原因，得出了伸缩装置损坏的主要影响因素。试验测试了改性沥青混凝土路用性能和伸缩性能，同时利用ABAQUS有限元软件建立伸缩缝结构模型，获得了接触面上的力学响应规律，并对桥梁伸缩缝的施工工艺、应用效果和效益等进行了分析。
　　 (1)通过原材料的性能测试，确定了伸缩缝装置原材料应选用粘稠度大、耐高温性能好、弹塑性能强的改性沥青胶结料和粒径9.5mm～16mm的玄武岩粗集料。
　　 (2)根据有关资料推荐意见，改性沥青混合料采用的油石比为1∶3，通过试验测试了改性沥青混合料强度特性、高温稳定性、水稳定性、渗水性、低温抗裂性、抗疲劳性等路用性能指标;并测定了混合料的性能恢复特性、直接拉伸性能、与水泥混凝土粘结性能等指标，测试结果表明该改性沥青混合料拥有较好适应伸缩变形的能力、恢复性能、自身抗拉性能以及与水泥混凝土的粘结性能;在保证良好伸缩性能的情况下，同时保证了良好的路用性能。
　　 (3)提出了粘结面粗糙处治可以提高改性沥青混合料与梁端水泥混凝土的粘结强度，在0℃以下时，提高率大于20％;在10℃～40℃区间时，提高率在10％～20％之间;在50℃以上，提高率小于10％，低温下效果更为明显。
　　 (4)通过桥梁伸缩装置模型计算得出了结构内部应力、位移的分布规律，计算结果表明结构接触面容易造成拉压破坏和剪切破坏，并对结构模型进行了接触面粗糙化及预埋钢筋的优化，在一定程度上降低接触面发生破坏的可能。
　　 (5)贝克曼梁回弹弯沉测试结果表明改性沥青桥梁伸缩缝处路面能够满足承载能力的要求，分析表明其具有良好的社会效益与可观的经济效益。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景、目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内外桥梁伸缩装置研究现状

1．2．2 改性沥青桥梁伸缩缝研究现状

1．3 本文的研究内容及研究路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 研究技术路线

第2章 桥梁伸缩缝工作原理及病害分析

2．1 伸缩缝类型

2．2 伸缩缝主要病害情况

2．2．1 伸缩装置破坏形式

2．2．2 伸缩装置病害情况调查

2．3 造成病害原因分析

2．4 改性沥青桥梁伸缩缝构造及病害分析

2．4．1 改性沥青桥梁伸缩缝构造

2．4．2 改性沥青桥梁伸缩缝工作原理

2．4．3 改性沥青桥梁伸缩缝病害分析

2．5 本章小结

第3章 桥梁伸缩缝改性沥青混合料原材料性能试验研究

3．1 改性沥青混合料胶结料性能试验

3．1．1 改性沥青胶结料使用意义与合理性

3．1．2 改性沥青胶结料性能试验方法

3．1．3 改性沥青胶结料的性能测试结果

3．2 改性沥青混合料集料性能试验

3．2．1 粗集料的选取使用原则

3．2．2 粗集料物理指标性能测试

3．3 本章小结

第4章 桥梁伸缩缝改性沥青混合料性能试验研究

4．1 研究方案

4．2 改性沥青混合料试件成型流程

4．2．1 改性沥青混合料配合比的选择

4．2．2 改性沥青混合料试件成型

4．3 改性沥青混合料的性能试验研究

4．3．1 性能试验研究方法

4．3．2 性能测试结果

4．3．3 与其他沥青混合料性能对比

4．4 改性沥青混合料铺面路用性能

4．4．1 马歇尔稳定度试验

4．4．2 高温稳定性

4．4．3 水稳定性试验

4．4．4 渗水试验

4．4．5 低温抗裂性

4．4．6 抗疲劳性

4．5 改性沥青混合料适应伸缩性能

4．5．1 性能恢复特性

4．5．2 改性沥青混合料抗拉伸性能

4．5．3 改性沥青混合料与水泥混凝土表面粘结强度性能

4．6 本章小结

第5章 改性沥青桥梁伸缩缝铺装层结构性能数值计算

5．1 模型建立使用软件简介

5．2 模型的建立

5．2．1 轴载的确定

5．2．2 模型材料参数确定

5．2．3 模型建立

5．3 伸缩缝模型计算结果分析

5．3．1 静载作用

5．3．2 动载作用

5．4 结构模型的优化

5．5 本章小结

第6章 改性沥青桥梁伸缩缝工程应用研究

6．1 伸缩缝施工工艺

6．1．1 伸缩缝施工设备

6．1．2 伸缩缝施工流程

6．2 工艺改进方法与措施

6．3 伸缩缝应用效果及效益分析

6．3．1 伸缩缝应用效果

6．3．2 伸缩缝使用范围及效益分析

6．4 本章小结

结论与展望

主要结论

问题与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目