【摘 要】
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为综合解决钢桥面铺装疲劳开裂、早期易损坏两大难题,本研究团队提出超高性能轻型组合桥面体系。由于该体系中沥青层与下承层UHPC为刚-柔复合结构,上、下结构层间(刚柔界面)黏结牢固是需要重点关注的问题。本文通过室内试验研究和数值模拟分析,对轻型组合桥面体系UHPC-SMA同步碎石黏层力学性能的影响因素进行了相关研究:(1)分析桥面黏结材料类型及性能特点、黏层同步碎石性能要求、国内外层间力学强度的测试方
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为综合解决钢桥面铺装疲劳开裂、早期易损坏两大难题,本研究团队提出超高性能轻型组合桥面体系。由于该体系中沥青层与下承层UHPC为刚-柔复合结构,上、下结构层间(刚柔界面)黏结牢固是需要重点关注的问题。本文通过室内试验研究和数值模拟分析,对轻型组合桥面体系UHPC-SMA同步碎石黏层力学性能的影响因素进行了相关研究:(1)分析桥面黏结材料类型及性能特点、黏层同步碎石性能要求、国内外层间力学强度的测试方法以及不同方法之间的差异,对桥面防水黏层材料种类和层间力学强度检测方法进行了总结和划分,同时针对轻型组合桥面体系,推荐适用于桥面铺装的黏结层材料类型。(2)通过试验设计,选用不同种类沥青、沥青用量、碎石撒布量模拟同步碎石黏层结构,在不同试验温度下开展斜剪试验。试验结果表明:黏结材料层间抗剪强度排序为高弹高黏PG100>高弹高黏(Bao Li)>SBS改性沥青;沥青用量和碎石撒布量在UHPC-沥青面层层间均存在一个最佳用量,分别为1.4 kg/m~2、8kg/m~2。(3)通过方差分析和灰关联度分析分析沥青类型、沥青用量、试验温度、碎石撒布量4个因素对UHPC-SMA黏层抗剪强度的影响,由方差分析结果可以得出,沥青类型、沥青用量、试验温度、碎石撒布量4个因素均对UHPC-沥青面层黏层抗剪强度有显著性影响,并且不同影响因素之间存在复杂的交互影响;其中沥青类型与试验温度对黏层抗剪强度存在着显著交互作用。灰色综合关联度计算结果表明:各影响因素与抗剪强度具有较高的关联性,并且60℃动力黏度、试验温度、沥青用量、针入度、延度、软化点、碎石撒布量对黏层抗剪强度的影响程度依次降低。相较于针入度、软化点和延度,沥青60℃动力黏度对黏层抗剪强度的影响程度更大,在选择黏层沥青材料时,应该作为评估改性沥青黏结料的关键性指标。(4)结合礐石大桥模型有限元计算结果和黏结层容许强度计算结果,在最不利荷载组合作用下,对同步碎石黏结层进行工程可行性分析可得;无论是常温(25℃)还是高温(60℃),高弹高黏PG100同步碎石黏层均能满足层间受力要求,并且具有足够的安全储备。
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