大跨徑鋼橋橋面鋪裝關(guān)鍵技術(shù)研究

1、大跨徑鋼橋橋面鋪裝關(guān)鍵技術(shù)研究匯報(bào)人：吳 傳 海完成單位：廣東省交通集團(tuán)有限公司 廣東省路橋建設(shè)發(fā)展有限公司 廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司 華 南 理 工 大 學(xué) 廣東華路交通科技有限公司 主要內(nèi)容1 立項(xiàng)背景與總體思路一 鋼橋面鋪裝材料試驗(yàn)研究三5 主要研究成果及展望四 鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)二立項(xiàng)背景與總體思路立項(xiàng)背景及意義1面臨的技術(shù)難題2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀3課題研究總體思路4立項(xiàng)背景與總體思路一.立項(xiàng)背景與總體思路立項(xiàng)背景及意義1自上世紀(jì)90年代末以來(lái)，由于新材料和新結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，我國(guó)開始大規(guī)模的懸索橋、斜拉橋等大跨徑鋼橋建設(shè)，固定資產(chǎn)投入超過(guò)8000億元人民幣，為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮了巨

2、大作用。十二五規(guī)劃中，我省還面臨著多座大跨徑鋼橋建設(shè)重任，其中包括虎門二橋、港珠澳大橋、中深通道、瓊州海峽大橋等多座跨海公路特大橋梁的建設(shè)，投資規(guī)模超過(guò)3000億元人民幣。2面臨的技術(shù)難題一.立項(xiàng)背景與總體思路鋼橋面鋪裝的早期損壞是我們面臨的一個(gè)非常嚴(yán)峻的技術(shù)難題，其嚴(yán)重制約了這些規(guī)模巨大的固定資產(chǎn)效益的發(fā)揮，也已成為了公路建設(shè)中的一個(gè)社會(huì)關(guān)注焦點(diǎn)（如武漢某長(zhǎng)江大橋）！2面臨的技術(shù)難題一.立項(xiàng)背景與總體思路由于橋面鋪裝直接鋪筑在剛度相對(duì)較低的鋼橋面板上，橋面鋪裝對(duì)氣候條件、交通荷載特點(diǎn)、橋面板結(jié)構(gòu)剛度等因素非常敏感，其受力、變形及運(yùn)營(yíng)環(huán)境遠(yuǎn)較公路路面或機(jī)場(chǎng)道面復(fù)雜，因而對(duì)其強(qiáng)度、柔韌性、高溫穩(wěn)

3、定性及疲勞耐久性等均有更高的要求。3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀大跨徑橋梁橋面鋪裝受力主要是分析輪載作用下鋪裝結(jié)構(gòu)的局部問(wèn)題，如果在整橋模型中來(lái)分析橋面板的局部變形，需要?jiǎng)澐謫卧W(wǎng)格較小，對(duì)計(jì)算機(jī)性能要求較高，而且計(jì)算效率低。國(guó)內(nèi)外一般采用獨(dú)立梁段法不能反映大跨徑橋梁整體影響，而且缺少實(shí)橋檢測(cè)校核。一.立項(xiàng)背景與總體思路3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀一.立項(xiàng)背景與總體思路目前國(guó)內(nèi)外常用環(huán)氧瀝青包括溫拌環(huán)氧瀝青和熱拌環(huán)氧瀝青，以東南大學(xué)為主的研究機(jī)構(gòu)在我國(guó)長(zhǎng)三角等地區(qū)主要推薦選用了溫拌環(huán)氧瀝青（如ChemCo環(huán)氧瀝青），溫拌環(huán)氧瀝青模量相對(duì)較低，容易產(chǎn)生鼓包開裂病害，而且施工控制難度大，養(yǎng)生時(shí)間較長(zhǎng)，難以用于維修工程；

4、原有熱拌環(huán)氧瀝青存在變形能力相對(duì)較低的問(wèn)題。3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀一.立項(xiàng)背景與總體思路 國(guó)內(nèi)外環(huán)氧瀝青混合料一般采用玄武巖，因集料資源和運(yùn)輸?shù)葐?wèn)題造成環(huán)氧瀝青混合料集料成本非常高。3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀一.立項(xiàng)背景與總體思路 國(guó)內(nèi)外ChemCo環(huán)氧瀝青鋪裝施工中粘結(jié)層灑布、TAF環(huán)氧瀝青鋪裝施工中環(huán)氧樹脂注入、壓路機(jī)的實(shí)時(shí)清理均為人工操作，施工效率低、質(zhì)量不穩(wěn)定、不利于安全。4 課題研究總體思路主要針對(duì)高溫氣候環(huán)境、重載交通、薄橋面板特點(diǎn)，從調(diào)研總結(jié)、橋面鋪裝力學(xué)分析、鋪裝材料設(shè)計(jì)、施工技術(shù)控制等方面進(jìn)行系統(tǒng)研究。項(xiàng)目研究中尤其加強(qiáng)了鋼橋面板、鋪裝層結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)研究，加強(qiáng)了鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鋪裝材料設(shè)

5、計(jì)、施工技術(shù)的一體化系統(tǒng)研究，從整體和系統(tǒng)的原則出發(fā)解決鋼橋面鋪裝問(wèn)題。 一.立項(xiàng)背景與總體思路鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)二.鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與分析1鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析與設(shè)計(jì)2虎門大橋鋼橋面鋪裝維修方案4湛江海灣大橋鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)方案31鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與分析二.鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 目的：對(duì)汕頭礐石大橋的正交異性鋼橋面鋪裝進(jìn)行了實(shí)橋力學(xué)試驗(yàn)檢測(cè)研究，一方面為橋面鋪裝材料設(shè)計(jì)提供直接可靠的力學(xué)性能指標(biāo)要求，另一方面對(duì)橋面鋪裝力學(xué)計(jì)算模型進(jìn)行校核，提高理論分析的精確度。 內(nèi)容：首先對(duì)橋面板下表面的橫、軸兩個(gè)方向靜態(tài)、動(dòng)態(tài)應(yīng)變，以及橋面板局部振動(dòng)頻率進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。

6、然后對(duì)橋面鋪裝層上表面橫、軸兩個(gè)方向靜態(tài)、動(dòng)態(tài)應(yīng)變進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)此項(xiàng)檢測(cè)分析橋面鋪裝層表面受力狀態(tài)，為橋面鋪裝材料設(shè)計(jì)提供可靠的數(shù)據(jù)。橋面鋪裝表面、橋面板下表面的應(yīng)變布置圖分別見圖1、圖2。 1二.鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與分析圖1 橋面板下表面應(yīng)變及振動(dòng)檢測(cè)位置布置圖 圖2 橋面鋪裝表面應(yīng)變檢測(cè)位置布置圖1二.鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與分析圖3 實(shí)際橋面鋪裝表面應(yīng)變檢測(cè)位置布置照片圖4 橋面鋪裝表面進(jìn)行切槽處理照片1二.鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與分析圖5 應(yīng)變粘貼布置照片圖6 試驗(yàn)加載照片1二.鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與

7、分析圖7 橋面板下表面檢測(cè)點(diǎn)布置照片圖8 橋面板下表面檢測(cè)照片1根據(jù)橋面鋪裝檢測(cè)數(shù)據(jù)及數(shù)值模擬分析表明,瀝青混凝土橋面鋪裝在靜載或重復(fù)荷載作用下表現(xiàn)出顯著的粘彈性； 1改性瀝青SMA橋面鋪裝應(yīng)變檢測(cè)與數(shù)值模擬分析比較分析表明，基本可以按照鋪裝材料的均質(zhì)彈性假設(shè)進(jìn)行靜力計(jì)算，模擬行駛車輛輪載作用下橋面鋪裝的瞬間動(dòng)態(tài)受力狀態(tài)，可以滿足工程設(shè)計(jì)需要。 3檢測(cè)分析表明，橋面鋪裝結(jié)構(gòu)在輪載作用下的變形狀態(tài)，受到輪載水平、車速、初始應(yīng)變水平、橋面坡度、橋面溫度等因素影響； 2二.鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與分析2鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化與設(shè)計(jì)二.鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 橋面鋪裝所承受的作用包括

8、橋面板變形作用及輪載的直接作用。本課題針對(duì)橋面鋪裝的受力特點(diǎn)，分為三個(gè)層次進(jìn)行力學(xué)分析，即橋梁整體變形、橋面板局部變形、及鋪裝層結(jié)構(gòu)內(nèi)部受力分析，這里簡(jiǎn)稱三層次法。同時(shí)對(duì)粘結(jié)層作用及相關(guān)參數(shù)的敏感性進(jìn)行分析。 2鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化與設(shè)計(jì)二.鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)圖9-a 整橋計(jì)算模型視圖圖9-b 梁段子模型視圖圖9-c 鋪裝結(jié)構(gòu)局部計(jì)算模型視圖2鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化與設(shè)計(jì)二.鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 10mm厚2000MPa剛度過(guò)渡層有限元模型X方向應(yīng)變分布圖2鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化與設(shè)計(jì)二.鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 鋪裝材料彎拉模量隨溫度變化曲線 環(huán)氧瀝青鋪裝層頂面橫向應(yīng)變隨鋪裝模量變化曲線2鋼

9、橋面鋪裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化與設(shè)計(jì)二.鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)鋪裝層頂面橫向拉應(yīng)變受超載影響比較 鋪裝層剪應(yīng)力受超載影響比較2鋪裝結(jié)構(gòu)剛度過(guò)渡層的厚度、模量對(duì)鋪裝層的受力狀態(tài)有顯著影響，主要表現(xiàn)隨著剛度過(guò)渡層模量和厚度的增加，鋪裝結(jié)構(gòu)拉應(yīng)變顯著降低，有利于改善鋪裝結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)。 1鋼橋面鋪裝的橫向拉應(yīng)變和層間剪應(yīng)力受超載影響顯著，鋼橋面鋪裝的橫向拉應(yīng)變和層間剪應(yīng)力與超載程度基本成線性關(guān)系，因此應(yīng)嚴(yán)格控制超載對(duì)鋼橋面鋪裝造成不利影響。 3環(huán)氧瀝青混凝土具有高模量、低蠕變?nèi)崃?、高溫穩(wěn)定性的特點(diǎn)，而且環(huán)氧瀝青混凝土與鋼橋面粘結(jié)牢固，可以考慮作為鋼橋面鋪裝的剛度過(guò)渡層材料或整體鋪裝材料。 2二.鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析

10、與設(shè)計(jì)鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化與設(shè)計(jì)3湛江海灣大橋鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)方案二.鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 湛江海灣大橋?yàn)橐患?jí)公路兼顧城市快速道路，雙向四車道，遠(yuǎn)期考慮六車道劃線，計(jì)算行車速度80km/h。大橋設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是：設(shè)計(jì)荷載汽車超20，驗(yàn)算荷載掛車120。 正交異性橋面系的橋面鋼板厚度為14mm；梯形加勁肋厚度6mm，兩相鄰加勁肋中心間距600mm；橫隔板間距為3200mm，厚度為12mm。 橋址處極端最高溫度為38.1，年平均溫度為23.1C。3整橋在滿布荷載作用下橋面板產(chǎn)生的應(yīng)變峰值低于190，并且大部分低于65，而且整橋滿布荷載作用變形屬于周期長(zhǎng)、低頻率情況。因此，在橋面鋪裝設(shè)計(jì)中基本可以不考慮整

11、橋變形對(duì)鋪裝層的影響，而主要是考慮橋面局部受力變形的作用。 1對(duì)鋪裝剛度過(guò)渡層模量、厚度優(yōu)化分析表明，隨著剛度過(guò)渡層模量、厚度的增加拉應(yīng)變降低，而且拉應(yīng)變沿鋪裝層厚度方向分布的趨于平緩，突變減小。適當(dāng)增加剛度過(guò)渡層的厚度和模量可以有效改善鋪裝層的受力狀態(tài)，降低鋪裝層底面、頂面的應(yīng)變水平，有利于提高上面層材料的抗疲勞性能。 3通過(guò)對(duì)湛江海灣大橋橋面鋪裝層間剪應(yīng)力分析，剛度過(guò)渡層模量在50015000MPa時(shí)，剛度過(guò)渡層與橋面板間粘結(jié)層剪應(yīng)力在0.51.6MPa之間，剛度過(guò)渡層與磨耗層之間剪應(yīng)力在0.50.65MPa之間。應(yīng)注意加強(qiáng)粘結(jié)層材料的粘結(jié)和抗剪強(qiáng)度研究設(shè)計(jì)。 2對(duì)橋面鋼板厚度、加勁肋鋼板

12、厚度進(jìn)行敏感性分析表明，橋面板厚度對(duì)鋪裝層頂面的影響比加勁肋的厚度影響顯著，應(yīng)進(jìn)行橋面板厚度、加勁肋厚度的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)兩方面比較優(yōu)化的組合設(shè)計(jì)。 4二.鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)湛江海灣大橋鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)方案3湛江海灣大橋鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)方案二.鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 根據(jù)國(guó)內(nèi)外鋼橋面鋪裝調(diào)研分析，湛江海灣大橋橋面鋪裝力學(xué)分析，以及室內(nèi)材料試驗(yàn)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，對(duì)ChemCo、TAF環(huán)氧瀝青混凝土、高粘度改性瀝青SMA、ROSPHALT改性瀝青混凝土、澆注式瀝青混凝土等不同橋面鋪裝方案進(jìn)行了比較分析。綜合考慮鋪裝材料性能、工程經(jīng)驗(yàn)、施工技術(shù)、壽命周期造價(jià)等方面因素，推薦湛江海灣大橋鋼橋面行車道鋪裝采用右圖

13、方案（I）。 25mm ChemCo環(huán)氧瀝青混凝土環(huán)氧瀝青粘結(jié)層 0.45L/m225mm ChemCo環(huán)氧瀝青混凝土環(huán)氧瀝青粘結(jié)層 0.68L/m2環(huán)氧富鋅防銹層（6080m）鋼板噴砂除銹Sa3.0級(jí)，粗糙度5010014mm 鋼板 方案（I）50mm厚雙層環(huán)氧鋪裝方案3湛江海灣大橋鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)方案二.鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 湛江海灣大橋鋼橋面鋪裝狀況（2010.04）4虎門大橋鋼橋面鋪裝維修方案二.鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 虎門大橋于1997年5月建成通車, 是我國(guó)首座自行設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理具有世界先進(jìn)水平的現(xiàn)代化特大橋梁?；㈤T大橋鋼橋面板結(jié)構(gòu)、交通荷載、所處氣候環(huán)境具有典型的代表性：橋

14、面鋼板薄（12mm）、重載交通、高溫多雨，其鋼橋面鋪裝可能是我國(guó)、乃至世界上最難解決的橋面鋪裝技術(shù)難題之一。 虎門大橋鋼橋面鋪裝自投入運(yùn)行，每隔23年需要進(jìn)行維修。1998年主要病害是高溫穩(wěn)定性，隨著改性瀝青技術(shù)提高，后期主要病害表現(xiàn)為開裂、脫層、滑移和坑槽，常規(guī)改性瀝青鋪裝層的抗彎拉疲勞性能、粘結(jié)層性能還難以達(dá)到虎門大橋鋼橋面鋪裝的特殊要求。4虎門大橋鋼橋面鋪裝維修方案二.鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 鋼橋面鋪裝材料可分為兩大類：熱塑型的常規(guī)瀝青混凝土、熱固型的樹脂類混凝土，從我國(guó)的大跨徑鋼橋面鋪裝使用情況來(lái)看，目前常規(guī)瀝青混凝土還難以滿足我國(guó)的重載、大交通量、高溫、橋面鋼板薄弱等特殊使用環(huán)境要

15、求，樹脂類混凝土橋面鋪裝目前表現(xiàn)相對(duì)較好，但也有部分橋梁的環(huán)氧瀝青橋面鋪裝由于某些原因出現(xiàn)較嚴(yán)重鼓包開裂病害。 根據(jù)虎門大橋鋼橋面鋪裝維修方案研究思路，本次維修主要考慮采用熱固型的樹脂類混凝土，在提高鋪裝層抗彎拉性能同時(shí)，提高鋪裝材料模量以增強(qiáng)正交異性鋼橋面鋪裝復(fù)合結(jié)構(gòu)剛度。4虎門大橋鋼橋面鋪裝維修方案二.鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的樹脂類混凝土主要是美國(guó)ChemCo環(huán)氧瀝青混凝土和日本近代化成株式會(huì)社TAF環(huán)氧瀝青混凝土，這兩種環(huán)氧瀝青混凝土差別較大，ChemCo環(huán)氧瀝青混凝土養(yǎng)生周期長(zhǎng)（約3045d），混合料施工溫度約為120。TAF環(huán)氧瀝青混凝土養(yǎng)生周期短（約410d），

16、而且TAF環(huán)氧瀝青混凝土高溫施工（約180）可以去除水分，顯著減少或避免鋪裝層鼓包開裂病害。根據(jù)虎門大橋通車營(yíng)運(yùn)要求必須采用施工期短、養(yǎng)生期短的材料，原基本型TAF環(huán)氧瀝青混凝土相對(duì)ChemCo環(huán)氧瀝青混凝土模量較高，但韌性相對(duì)較低。 4虎門大橋鋼橋面鋪裝維修方案二.鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 針對(duì)虎門大橋鋼橋面鋪裝特殊要求，對(duì)TAF環(huán)氧瀝青配比進(jìn)行了改進(jìn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，在保證提高的模量同時(shí)，也顯著提高了TAF環(huán)氧瀝青混凝土的韌性，與ChemCo環(huán)氧瀝青混凝土韌性、疲勞性能接近，兩種環(huán)氧瀝青混凝土具體比較見表1，改進(jìn)后的TAF環(huán)氧瀝青混凝土具有良好的施工性能、高模量、高韌性、耐疲勞等綜合優(yōu)勢(shì)。 表1

17、改進(jìn)型TAF、ChemCo環(huán)氧瀝青混凝土性能比較 環(huán)氧瀝青混凝土類型ChemCoTAF養(yǎng)生期約3045d約310d施工溫度11012116518560馬歇爾穩(wěn)定度(KN)529315四點(diǎn)彎拉彎曲模量11000MPa14000MPa15極限彎拉應(yīng)變1510012600疲勞性能（15，600）不破壞不破壞4虎門大橋鋼橋面鋪裝維修方案二.鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì).虎門大橋鋼橋面鋪裝維修方案 橋面鋪裝正式施工過(guò)程中進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)和控制，施工溫度、時(shí)間控制整體穩(wěn)定，在設(shè)計(jì)要求規(guī)定的溫度、時(shí)間范圍內(nèi)完成了鋪裝施工程序。 通車期間污染問(wèn)題對(duì)粘結(jié)層的影響較大，為了做好粘結(jié)層養(yǎng)護(hù)期間保潔工作，采取全覆蓋方式保護(hù)

18、粘結(jié)層，避免灰塵雜物污染粘結(jié)層。4虎門大橋鋼橋面鋪裝維修方案二.鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 粘結(jié)層的覆蓋和防護(hù)效果4虎門大橋鋼橋面鋪裝維修方案二.鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 虎門大橋環(huán)氧瀝青鋪裝施工表面效果 虎門大橋TAF橋面鋪裝整體狀況（2010.03）鋼橋面鋪裝材料試驗(yàn)研究鋪裝層混合料性能研究1粘結(jié)層材料性能研究2集料類型對(duì)環(huán)氧瀝青混合料性能影響研究3三.鋼橋面鋪裝材料試驗(yàn)研究1鋪裝層混合料性能研究 三.鋼橋面鋪裝材料試驗(yàn)研究 鋪裝層瀝青混合料設(shè)計(jì)包括SK改性瀝青SMA、環(huán)氧瀝青混合料、Rosphalt改性瀝青混合料、澆筑式瀝青混凝土。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)四種瀝青混合料基本路用性能進(jìn)行比較分析，比

19、較情況見表2。 表2 不同瀝青混合料基本路用性能比較 混合料 類型SK改性瀝青SMARosphalt改性瀝青混凝土環(huán)氧瀝青混凝土澆注式瀝青混凝土高溫性能良良優(yōu)低水穩(wěn)定性優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)密水性良良優(yōu)優(yōu)表面構(gòu)造優(yōu)良低良1鋪裝層混合料性能研究 三.鋼橋面鋪裝材料試驗(yàn)研究四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)試件夾具COOPER NU-14型四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)系統(tǒng) 1鋪裝層混合料性能研究 三.鋼橋面鋪裝材料試驗(yàn)研究不同鋪裝層材料疲勞壽命曲線1鋪裝層混合料性能研究 三.鋼橋面鋪裝材料試驗(yàn)研究不同鋪裝層材料綜合性能比較1鋪裝層混合料性能研究 三.鋼橋面鋪裝材料試驗(yàn)研究 針對(duì)虎門大橋鋼橋面鋪裝特殊要求，對(duì)TAF環(huán)氧瀝青配比進(jìn)行了改進(jìn)優(yōu)化設(shè)

20、計(jì)，在保證提高的模量同時(shí)，也顯著提高了TAF環(huán)氧瀝青混凝土的韌性，與ChemCo環(huán)氧瀝青混凝土韌性、疲勞性能接近，兩種環(huán)氧瀝青混凝土具體比較見下表。 表4 改進(jìn)型TAF、ChemCo環(huán)氧瀝青混凝土性能比較環(huán)氧瀝青混凝土類型ChemCoTAF養(yǎng)生期約3045d約310d施工溫度11012116518560馬歇爾穩(wěn)定度(KN)529315四點(diǎn)彎拉彎曲模量11000MPa14000MPa15極限彎拉應(yīng)變1510012600疲勞性能（15，600）不破壞不破壞2粘結(jié)層材料性能研究 三.鋼橋面鋪裝材料試驗(yàn)研究 鋪裝層與鋼板之間、鋪裝層之間的粘結(jié)強(qiáng)度對(duì)橋面鋪裝的使用壽命有直接影響，層間粘結(jié)破壞將導(dǎo)致鋪裝層

21、迅速破壞。目前不同研究機(jī)構(gòu)對(duì)粘結(jié)層強(qiáng)度要求有一定差異，粘結(jié)層強(qiáng)度相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)粘結(jié)層性能指標(biāo)見下表。 表5 粘結(jié)層強(qiáng)度指標(biāo)要求試驗(yàn)項(xiàng)目單位規(guī)格試驗(yàn)方法粘結(jié)強(qiáng)度（鋪裝/鋼板）MPa1.0JIS K 7113（20）MPa2.75林同炎公司（0）MPa2.75林同炎公司（23）MPa1.75林同炎公司（60）粘結(jié)強(qiáng)度(鐵板鐵板)拉伸MPa2.0ASTM D897（20）MPa1.0日本本四橋（20）剪切強(qiáng)度（鋪裝鋼板）MPa1.5本課題計(jì)算（20）MPa0.8本課題計(jì)算（60）剪切強(qiáng)度（鋪裝鋪裝）MPa1.3本課題計(jì)算（20）MPa0.7本課題計(jì)算（60）2 三.鋼橋面鋪裝材料試驗(yàn)研究粘結(jié)層材料性能研

22、究表6 SK改性瀝青SMA與環(huán)氧瀝青混合料層間直接拉拔強(qiáng)度溫度讀數(shù)（Psi）拉力（N) 粘結(jié)面積（mm2）強(qiáng)度（MPa）301501842 25000.74 1752149 25000.86 2002456 25000.98 平 均0.86 圖4-35 拉伸斷裂界面2 三.鋼橋面鋪裝材料試驗(yàn)研究粘結(jié)層材料性能研究 表7 鋼板之間直接拉伸強(qiáng)度溫度（）讀數(shù)（Psi）拉力（N）粘結(jié)面積（mm2）強(qiáng)度（MPa）603754604 20262.27 6007367 3847 1.92 7008595 3847 2.23 平均220264.39 6608104 20264.00

23、7008595 20264.24 平 均4.21 2010001227820266.06100012278 20266.06 96011787 20265.82 平 均5.792 三.鋼橋面鋪裝材料試驗(yàn)研究粘結(jié)層材料性能研究表8 雙層環(huán)氧鋪裝粘結(jié)層拉拔試驗(yàn)數(shù)據(jù)溫度（）讀數(shù)（Psi）拉力（N） 粘結(jié)面積（mm2）強(qiáng)度（MPa）破壞面位置25122515041 54002.79 鋼板粘結(jié)層上面混合料130015962 54002.96 拉頭下面混合料135016576 54003.07 鋼板粘結(jié)層上面混合料142517497 54003.24 拉頭下面混合料平均3.01 607899688 540

24、01.79 鋼板粘結(jié)層7108718 54001.61 鋼板粘結(jié)層6908472 54001.57 鋼板粘結(jié)層7659393 54001.74 上、下面層間粘結(jié)層平均1.68 拉拔試驗(yàn)裝置拉拔試驗(yàn)破壞界面2 三.鋼橋面鋪裝材料試驗(yàn)研究粘結(jié)層材料性能研究表9 雙層環(huán)氧鋪裝與鋼板間剪切試驗(yàn)數(shù)據(jù)溫度（）讀數(shù)（Psi）拉力（N） 粘結(jié)面積（mm2）強(qiáng)度（MPa）計(jì)算剪應(yīng)力（MPa）破壞面位置25165020259 81002.50 1.23粘結(jié)層195023943 81002.96 粘結(jié)層185022715 81002.80 粘結(jié)層平均2.75 606908472 81001.05 0.53粘結(jié)層59

25、07244 81000.89 粘結(jié)層6127514 81000.93 粘結(jié)層平均0.96 鋪裝層與鋼板間剪切試驗(yàn)裝置2 三.鋼橋面鋪裝材料試驗(yàn)研究粘結(jié)層材料性能研究鋪裝層間剪切試驗(yàn)裝置表10 雙層環(huán)氧上下鋪裝層間剪切試驗(yàn)數(shù)據(jù)溫度（）讀數(shù)（Psi）拉力（N） 粘結(jié)面積（mm2）強(qiáng)度（MPa）計(jì)算剪應(yīng)力（MPa）破壞面位置601551903 20000.95 0.42粘結(jié)層1601965 20000.98 粘結(jié)層1501842 20000.92 粘結(jié)層平均0.95 25試件夾持難度較大，剪切過(guò)程發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，所采用夾具無(wú)法剪切破壞試件。3 三.鋼橋面鋪裝材料試驗(yàn)研究集料類型對(duì)環(huán)氧瀝青混合料性能影響研究

26、 花崗巖、輝綠巖與玄武巖環(huán)氧瀝青混凝土的基本性能見下表。 表11 不同瀝青混凝土性力學(xué)特性比較比較項(xiàng)目試驗(yàn)條件環(huán)氧瀝青混凝土花崗巖玄武巖輝綠巖抗壓強(qiáng)度（MPa）25，5mm/min31.818.626.8彎曲勁度模量（MPa）-15，50mm/min51864070 4484標(biāo)準(zhǔn)試件馬歇爾穩(wěn)定度(kN) 60，50mm/min755360標(biāo)準(zhǔn)試件馬歇爾流值(0.1mm) 60，50mm/min374140極限彎拉應(yīng)變-15，50mm/min5.42E-035.13E-035.26E-03耐油腐蝕（殘留穩(wěn)定度）柴油浸泡48h91%96%97%耐超高溫性能（穩(wěn)定度，kN）204，31.114.3

27、22.1車轍動(dòng)穩(wěn)定度（次/mm）70，0.7MPa135591680021060疲勞性能（剩余模量比（%）60083.985.085.0主要研究成果及展望主要研究成果1 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)2進(jìn)一步展望3四.主要研究成果及展望1對(duì)鋼橋面鋪裝進(jìn)行了深入的力學(xué)分析，采用子模型三階段法分析了橋面鋪裝的受力特點(diǎn)及變形規(guī)律，提出了鋪裝材料的技術(shù)指標(biāo)要求，并對(duì)鋪裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化分析，可為相關(guān)設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。1對(duì)改性瀝青SMA、澆注式瀝青混凝土、環(huán)氧瀝青混凝進(jìn)行了性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)，綜合評(píng)價(jià)了混合料的高溫性能、低溫性能、疲勞性能等路用性能，研究分析材料的力學(xué)特性，提出環(huán)氧瀝青橋面鋪裝材料設(shè)計(jì)方案。 3對(duì)實(shí)橋（汕頭礐石大橋）橋面鋪裝進(jìn)行靜、動(dòng)載試驗(yàn)，檢測(cè)分析了橋面鋪裝在試驗(yàn)條件下的變形狀態(tài)、特點(diǎn)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)有限元數(shù)值模擬模型參數(shù)進(jìn)行校核，