水性环氧树脂改性乳化沥青粘层抗剪性能的检验

针对沥青路面因层间黏结性能不足而导致路面结构出现推移、拥包等病害现象,研究环氧乳化沥青粘层在不同环氧乳化沥青洒布量、不同试验温度和不同正应力条件下的抗剪强度,运用摩尔-库伦原理得到黏结力和内摩阻角.借助Ansys有限元软件对5种代表性路面结构进行层间剪应力计算,根据计算所得层间最大剪应力和抗剪强度,对环氧乳化沥青粘层进行抗剪疲劳性能和抗剪极限性能检验.结果表明:抗剪强度随正应力的增大近似呈线性增大,且在60℃高温条件下,环氧乳化沥青粘层的最佳洒布量为0.8 kg·m~(-2);当洒布量和正应力相同时,由于黏结力的减小,抗剪强度随温度升高而逐渐减小;5种路面结构在100 k N和200 k N荷载作用下,层间最大剪应力分别小于容许剪应力和抗剪强度,沥青面层不会产生剪切疲劳破坏及高温重载作用下的极限剪切破坏.     

基于压-直剪试验的沥青路面层间剪切疲劳特性

为探讨沥青路面在车辆荷载作用下的层间剪切疲劳特性,利用自主研发的压-直剪试验加载装置,对含层间界面的沥青混合料复合小梁进行层间压-直剪剪切疲劳寿命测试。通过改变3种环境温度(25℃、35℃、45℃)、2种黏层油用量(0.3、0.5 L/m~2)、5种剪切应力水平(0、0.03、0.06、0.1、0.2 MPa)及4种压应力水平(0.16、0.18、0.2、0.22 MPa)等试验条件,研究上述因素对复合小梁试件层间剪切疲劳寿命的影响规律。研究结果表明:随着温度升高,在25℃～45℃区间,0.3、0.5 L/m~2黏层油用量下的层间疲劳寿命平均降幅分别为47.12%、72.79%,黏层油用量较多时层间剪切疲劳寿命对温度变化更敏感;随温度升高,在相同温度梯度内,相对常温区间段[25℃,35℃)小梁层间剪切疲劳寿命的变幅大于相对高温区间段[35℃,45℃];随着压应力水平增大,层间剪切疲劳寿命也逐渐增大,但其增大趋势随着温度升高逐渐减弱,当温度为45℃、压力0.2 MPa时,层间疲劳寿命仅521.8 s;随着剪切应力增大,在25℃、35℃、45℃条件下,层间剪切疲劳寿命下降速率(分别为k_1、k_2、k_3),存在k_2k_1、k_2k_3的关系,且常温(25℃)状态下剪切应力对层间剪切疲劳寿命的影响不明显,而高温(45℃)状态下层间剪切疲劳寿命整体水平较低,剪切应力增大时其层间剪切疲劳寿命衰减效果也不明显。     

钢桥面复合铺装结构永久变形预估

针对浇注式与环氧沥青混凝土两种铺装材料组成的5类铺装结构,采用恒高度剪切疲劳试验对铺装材料的流变特性进行试验研究,根据试验结果,利用多元非线性回归方法获得基于Bailey-Norton模型的铺装材料高温蠕变参数;而后,建立正交异性钢桥面铺装复合结构有限元模型,仿真模拟60℃下铺装的永久变形;最后,利用等厚度修正的车辙试验对5类铺装结构的永久变形仿真结果进行了试验验证.研究表明:浇注与环氧组成的异性铺装结构中,铺装永久变形贡献率大部分是浇注式沥青混凝土,而环氧沥青混凝土的贡献率很小;浇注或环氧组成的双层同质铺装结构中,铺装车辙变形主要发生在上面层.研究内容为钢桥面铺装结构与材料的高温变形设计提供理论支撑.     

桥面铺装环氧沥青防水粘结层性能试验与评价

为评价桥面铺装环氧沥青防水粘结层的性能,采用剪切、拉拔等试验,研究分析了环氧沥青对钢板基面和水泥板基面的粘结强度及其强度随温度和养生时间的关系;采用复合板模拟试验,分析比较了几种防水粘结层与不同基面板和沥青铺装层的剪切强度和拉拔强度。试验结果表明:环氧沥青作为桥面结构防水粘结层,其剪切、拉拔强度明显优于其他类型材料,并且对钢板基面的拉拔、剪切强度均高于水泥板基面,说明环氧沥青更适合于钢桥面铺装;在高温下,环氧沥青与其上沥青结构具有良好的粘结强度。     

钢桥面铺装层间抗剪性能室内试验研究

钢桥面铺装层间剪切性能是桥面使用性能的重要因素。本文为研究铺装层抗剪性能,通过直接剪切试验,研究了乳化沥青用量、法向应力及层间污染对层间抗剪性能的影响。研究表明：铺装体系中,结构沥青较多时,层间最大剪切应力、极限抗剪强度及层间粘结系数?均增大;乳化沥青用量存在最佳用量,文中实验值0.75kg/m2,回归值0.95/m2;随法向应力增大,层间最大剪切应力、极限抗剪强度增加;?随层间污染物增加而变小,油污的污染对剪切性能的影响大于泥土。     

上海卢浦大桥钢桥面铺装防水体系的研究

研究了环氧型粘接剂的低温柔韧性能及其与铜板的粘接性能和剪切性能,并进行了配方调整,确定出环氧型粘接层的最佳配方;通过研究对环氧粘接层的碎石做不同的表面处理以及岩沥青用量对缓冲层性能的影响,对钢桥面铺装组合结构的高温剪切性能做了深入的分析表征,建立了环氧树脂和橡胶沥青砂胶防水层共同构成的钢桥面铺装防水体系．     

正交异性钢桥面-RPC薄层组合铺装体系研究

为了综合解决钢桥面疲劳开裂和铺装层易损坏两大棘手问题,本文提出薄层活性粉末混凝土(RPC)钢桥面组合结构.正交异性钢桥面铺装有限元模型计算结果表明:相对于柔性铺装,组合铺装体系中铺装层最大拉应力、剪应变、竖向位移降幅分别为54.8%,78.9%和39.1%;组合铺装体系结合面抗剪试验及钢桥面-RPC悬臂梁抗拉疲劳试验结果表明:在高温(60℃)不利条件下,RPC与沥青磨耗层界面抗剪强度为1.3MPa;RPC与钢板抗剪栓钉承载力为66.75kN;在拉应力幅值7.5～14.5MPa条件下,钢桥面-RPC悬臂梁承受200万次疲劳荷载没有出现裂缝.研究结果显示,薄层组合桥面铺装体系,有效降低了铺装体系应力应变幅值以及局部竖向变形,且铺装层各结合面抗剪强度可以满足使用要求.     

基于应力监测的钢-UHPC组合桥面和环氧沥青钢桥面疲劳性能对比

为评估不同桥面加固方案对正交异性桥面板疲劳性能的改善情况,对比了钢-UHPC组合桥面和环氧沥青桥面铺装的桥梁疲劳性能.基于连续一周的应力时程数据,采用线性累积损伤准则计算了各疲劳易损细节的最大应力幅、等效应力幅和疲劳剩余寿命.建立有限元模型,对2种方案加固后的桥面刚度进行了定量对比,分析了车流量及温度变化对疲劳易损细节...     

混凝土桥桥面铺装层间结构剪切行为

针对混凝土桥桥面铺装层间结构病害多发问题,将理论计算与室内试验相结合,找出层间结构最不利剪切位置,根据最不利剪切位置节点受到的层间剪应力与压应力所呈现的特殊线性关系,给出铺装结构层间剪切评价指标,同时进行层间剪切状态关键影响因素敏感性分析,并与存在垂直压力条件的组合结构层间抗剪强度回归方程建立联系,进行桥面铺装层间结构剪切行为分析。研究结果表明:双矩形均布荷载作用下,层间结构最不利剪切位置是荷载作用区域沿行车方向的前端边界线;层间结构剪切状态会随荷载水平力系数的增加而迅速恶化,对于层间结构一,水平力系数0.5时的拟合方程斜率为0.693,较水平力系数为0时的拟合方程斜率0.342增加了103%,增幅十分显著;不考虑材料本身剪切破坏情况下,增加层间结构上部沥青层厚度可在一定程度上改善其剪切状态;接地压强大于1.2MPa的车辆紧急刹车时,采用乳化沥青黏层的层间结构一有可能发生一次性剪切破坏;采用抛丸界面的层间结构二不会出现由于车辆超载而导致的一次性剪切破坏,而对于采用原状界面的层间结构二,接地压强为0.85MPa时车辆紧急刹车即可使其处于临界破坏状态。对于重载交通下的桥面铺装,建议层间结构采用SBS改性沥青黏层和抛丸调平层表面处治措施。     

沥青路面层间粘结效果影响因素

为了保证沥青路面层间具有良好的粘结力,提高路面的整体性和耐久性,对沥青路面层间粘结效果的影响因素进行专门的试验研究.采用沥青路面层间扭转剪切试验仪,通过成型双层车辙板并钻芯,对芯样进行剪切试验,以最大剪切强度作为评价指标,对影响沥青路面层间粘结性能的沥青混合料类型、乳化沥青种类、乳化沥青洒布剂量、温度等影响因素进行了对比分析.结果表明.AC密级配沥青混合料层间粘结效果好于SMA和OGFC混合料;改性乳化沥青作为粘层比普通乳化沥青层间粘结效果要好,粘层洒布量有一最佳剂量,且这一最佳洒布剂量AC路面结构比骨架型路面结构要低;层间粘结效果随温度升高出现衰减,表明路面层间产生滑移,多发生在高温季节.     

基于复合梁疲劳试验的沥青路面层间黏结评价

目的评价黏层油对沥青路面疲劳寿命的影响,确定适合北京地区沥青路面的黏层油的种类和最佳用量,研发了一种新型的复合梁疲劳试验.方法选取适用于北京市常用的橡胶沥青、橡胶SBS复合改性沥青、SBS改性沥青、SBS改性乳化沥青及普通乳化沥青5种黏层油,通过复合梁疲劳试验分析黏层种类、应变水平、结构层老化对疲劳寿命的影响并进行评价.结果使用同一种黏层油的复合梁的疲劳寿命随应变的提高而减小.使用橡胶SBS复合改性沥青作为黏层油的试件疲劳寿命均最长.复合梁疲劳寿命随黏层用量的增加呈现先增大后减小的趋势,由此可以得到复合梁疲劳寿命最大情况下的最佳黏层用量,即为疲劳寿命峰值黏层油用量.结论层间黏结效果的优劣对沥青路面结构层的疲劳寿命影响较大,两者具有良好的相关性.复合梁疲劳试验评价黏层的层间黏结效果是可行的.     

大跨径连续钢箱梁钢桥面铺装设计研究

采用三阶段力学分析方法对崇启大桥大跨径连续钢箱梁钢桥面铺装受力特点进行分析,结合崇启大桥的使用环境和国内钢桥面主要铺装类型的调研,推荐双层环氧沥青铺装作为崇启大桥的钢桥面铺装方案.针对崇启大桥大跨径连续钢箱梁桥面铺装的受力特点,进行了崇启大桥钢桥面铺装关键材料及性能、防水黏结层性能以及钢桥面铺装组合结构疲劳性能研究,同时从崇启大桥桥面铺装疲劳耐久性角度对富沥青环氧沥青混凝土进行了研究.结果表明:铺装下层采用富沥青环氧沥青混凝土能够更好地满足崇启大桥钢桥面铺装的性能要求.     

桥面铺装温度对正交异性钢桥面板疲劳的影响

通过带桥面铺装的正交异性钢桥面板足尺模型疲劳试验,实测了不同桥面铺装温度条件下钢桥面板的受力,分析了桥面铺装温度对钢桥面板疲劳损伤度的影响.结果表明:沥青混合料钢桥面铺装刚度随着温度升高迅速降低,导致铺装层下的正交异性钢桥面板受力迅速增加;在相同的荷载条件下,高温(55℃)条件下钢桥面板疲劳损伤度约为常温(10℃)的21倍.     

环氧沥青混凝土增柔增韧改性技术

为了解决环氧沥青混凝土在钢桥面铺装层使用中存在的固化后脆硬,同桥面板变形一致性差,以及易出现开裂的问题,通过在环氧沥青混凝土中添加橡胶颗粒、聚酯纤维来提高其柔性和韧性。采用低温弯曲试验和弯曲疲劳试验,评价不同掺量的橡胶颗粒和聚酯纤维对环氧沥青混凝土弯曲破坏应变和疲劳寿命等指标的影响。研究结果表明:橡胶颗粒和聚酯纤维能改善环氧沥青混凝土的柔性和韧性,橡胶颗粒在与环氧沥青形成的共混体系中通过银纹作用显著提高了混合料的柔性性能,其最佳掺量为2.1%;而掺入聚酯纤维后,环氧沥青混凝土中形成的结构沥青和纤维网共同作用,大大提高了混合料的韧性性能,其最佳掺量为0.3%。     

环氧沥青混凝土桥面铺装力学接触分析

环氧沥青混凝土作为桥面铺装材料,因其强度高,刚度大,高温稳定性等特点,在桥梁铺装中得到广泛应用。但是,对纵坡状态下的环氧沥青混凝土桥面铺装的研究较少,选取5%纵坡的桥面二维结构,建立桥面铺装与车轮荷载的接触体系,对纵坡状态下,环氧沥青混凝土桥面铺装进行有限元分析,对比平坡状态下的接触状况。结果表明:在平坡状态下,环氧沥青混凝土桥面铺装,最大应力为14.69 MPa,最小应力为0 MPa.应力最大处为接触点处,最小处在接触点最远处。由此可知,在平坡状态下,环氧沥青桥面铺装结构,最不利状态即为接触点,距离越远,影响越小。在5%的纵坡状态下,环氧沥青混凝土桥面铺装,最大应力为14.98 MPa,最小应力为0 MPa.应力最大处为接触点后两个网格点处,最小处在接触点最远处。由此可知,在5%的纵坡状态下,环氧沥青混凝土,最不利状态在接触点后,距离越远,影响越小。     

下封层连接状况对沥青路面疲劳寿命的影响

目的研究橡胶沥青碎石封层、乳化沥青碎石封层、稀浆封层和热沥青碎石封层的层间连接状况对路面疲劳寿命的影响.方法通过室内剪切试验测得不同下封层的连接状况;并依据试验结果,采用多层弹性体系理论方法,计算当基面层间应用不同下封层时无机结合料稳定层的层底拉应力和疲劳开裂寿命;最后,在辽宁省范围内,选取典型路线对下封层的应用状况进行实地调研和后评估.结果室内试验和理论分析表明下封层的连接状况越好,沥青路面的疲劳寿命越大;现场调研与室内试验、理论分析结果基本一致.结论当基面层间应用下封层技术时,四种下封层技术的层间连接效果依次减弱,对应路面的疲劳寿命依次减小.     

超高性能轻型组合桥面UHPC-沥青面层层间黏结性能研究

UHPC下承层与沥青面层牢固黏结对延长桥面使用寿命,避免滑移、脱层等病害十分重要.采用有限元分析和室内试验,研究不同类型黏结剂、环境温度等对UHPC-沥青面层层间黏结性能的影响.复合试件剪切试验和拉拔试验表明:环境温度对UHPC-沥青面层层间强度有较大影响,高温(60℃)下层间黏结强度较常温(20℃)时有显著下降;KD-HYP环氧、202环氧较环氧沥青、壳牌HV、橡胶沥青表现出更佳的黏结性能;环氧沥青高温黏结性能优于壳牌HV、橡胶沥青,但常温下三者无明显差别.洞庭湖二桥有限元仿真计算得出,UHPC-SMA层间最大剪应力在20℃(常温)和60℃(高温)时分别为0.696MPa、0.422MPa,层间最大法向拉应力分别为0.167MPa、0.152MPa.研究表明,洞庭湖二桥在超载、紧急制动及动荷载等最不利荷载组合下,KD-HYP环氧和202环氧能满足常温和高温条件下层间黏结性能要求,并且具有足够的安全储备;而壳牌HV、橡胶沥青和环氧沥青无法满足高温层间黏结性能要求.     

水-温作用下沥青混合料疲劳性能分析

针对我国南方湿热多雨的气候条件,采用冻融循环的试验方法模拟湿热地区沥青混合料的水-温作用,通过CRT-NUl4气动伺服沥青材料试验机对高速公路沥青路面下面层常用AC-25沥青混合料进行间接拉伸疲劳试验,得到不同水-温条件下的疲劳曲线和疲劳方程,并从疲劳寿命、力学性能、疲劳特征参数和疲劳破坏特征4个方面分析水-温作用下沥青混合料的疲劳规律.研究结果表明:不同水-温条件下沥青混合料的应力与疲劳寿命在双对数坐标中均呈良好的线性关系,可为沥青路面疲劳寿命预估提供依据;水作用和温度升高对沥青混凝土的疲劳寿命和力学性能影响显著,可使混合料的抗疲劳特性大幅衰减;水-温作用下试件疲劳破坏表现为剪切和劈裂联合作用形式,证明用冻融循环处理条件模拟沥青混凝土处于水-温作用的合理性.     

桥面铺装对正交异性钢桥面板疲劳性能的影响

目的研究沥青混凝土桥面铺装对正交异性钢桥面板疲劳性能的影响,提出合理的铺装层厚度与弹性模量.方法建立正交异性钢桥的有限元模型,并与试验结果进行对比,验证正交异性钢桥有限元模型及其边界条件的有效性;选取易产生疲劳裂缝4个典型位置的构造细节进行有限元分析,从而找到桥面铺装层厚度、弹性模量等铺装层参数对正交异性钢桥面板疲劳细节处应力幅的影响趋势;验算疲劳细节应力幅值是否小于《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64—2015)中疲劳S-N曲线中相应疲劳细节的200万次循环疲劳强度35 MPa.结果当铺装层厚度自60 mm增加到100 mm时,疲劳细节的等效应力幅值逐渐下降,且呈线性递减趋势;铺装层厚度为70 mm时,其弹性模量应不小于5 000 MPa为宜;当其模量自1 000 MPa增加到10 000 MPa时,不同疲劳细节的等效应力幅值呈非线性下降趋势.当其模量增加到8 000 MPa时,疲劳细节的等效疲劳应力幅趋于稳定;铺装层材料的模量为3 000 MPa时,其铺装层厚度应不小于80 mm为宜.结论 4种疲劳细节中,与钢桥面板接触的疲劳细节其疲劳性能受铺装层厚度、铺装层模量影响比其他疲劳细节大.桥面铺装层能有效地降低疲劳细节的等效疲劳应力幅,改善正交异性钢桥面板的疲劳性能.     

钢桥面沥青铺装层疲劳损伤分析与车辆轴载换算

采用力学近似方法,对钢桥面沥青混合料铺装层在循环荷载作用下的力学行为和疲劳损伤特性进行了理论分析.采用粘弹性损伤模型的能量转换方法对钢桥面沥青混合料铺装层应力场、应变场及损伤场分布状况进行研究.依据钢桥面沥青混合料铺装体系复合结构的应力场、应变场和损伤场在疲劳过程中的动态演变规律以及疲劳裂缝的形成机理,推导出钢桥面沥青铺装层疲劳性能方程和车辆轴载换算公式.结合南京长江第二大桥钢桥面铺装工程,应用所建立的疲劳性能方程以及轴载换算公式对钢桥面铺装层使用寿命进行预测.