相變控溫水泥混凝土橋面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究.pdf

1、冬季或者氣溫較低地區(qū)，高速公路或者橋面的結(jié)冰、積雪會造成路面表面摩擦系數(shù)降低，對于全路段結(jié)構(gòu)的安全性、運(yùn)營效率等至關(guān)重要，易導(dǎo)致交通事故，降低路段的運(yùn)輸能力下降。將相交材料引入到公路橋面面層材料的設(shè)計(jì)中，開發(fā)用于橋面結(jié)構(gòu)的相變儲能材料系統(tǒng)，并利用特定封裝技術(shù)將其鋪筑于實(shí)際橋面結(jié)構(gòu)中，增強(qiáng)路面在惡劣氣候條件下的應(yīng)急反應(yīng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)功能及結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計(jì)，使橋面結(jié)構(gòu)的抗凍防滑能力大幅提升，此類設(shè)計(jì)方法在國內(nèi)外少見。此種智能抗凍防滑技術(shù)的理論及

2、實(shí)踐研究，不僅具有極高的理論價(jià)值，且具有重大的工程實(shí)踐意義。
　　 本文取得的研究成果如下:
　　 (1)將相變材料體系，引入橋面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中來，設(shè)計(jì)出復(fù)合橋面板結(jié)構(gòu)，其由表面耐磨層、相變功能層、保溫砂漿層、主體水泥混凝土結(jié)構(gòu)層組成。采用冷步法優(yōu)選出相變穩(wěn)定性良好，且相變點(diǎn)穩(wěn)定在5℃左右，適合用于復(fù)合橋面結(jié)構(gòu)。
　　 (2)自主設(shè)計(jì)復(fù)合橋面板表面耐磨層和主體水泥混凝土結(jié)構(gòu)層材料，對其性能進(jìn)行研究，結(jié)果表明:其強(qiáng)度達(dá)

3、到C45～C50，抗折強(qiáng)度達(dá)到6.0MPa以上;混凝土試件抗凍等級≥D300，抗凍性優(yōu)良;混凝土試件具有良好的抗?jié)B性，其滲水高度平均值分別為10.4mm和9.9mm，其抗?jié)B性能較普通混凝土大幅的提高;主體混凝土結(jié)構(gòu)層和表層混凝土中添加粉煤灰，使其體積穩(wěn)定性明顯增強(qiáng);表面層混凝土耐磨性優(yōu)良，均小于規(guī)范規(guī)定的限值，且抵抗鋼筋銹蝕的能力得到顯著增強(qiáng)。
　　 (3)復(fù)合橋面板結(jié)構(gòu)模擬試驗(yàn)研究，制備模型模擬實(shí)際情況對其融冰除雪性能進(jìn)行檢測

4、，其融冰除雪效果良好且相變材料性能穩(wěn)定;
　　 (4)利用有限元軟件ABAQUS對相變控溫復(fù)合防凍水泥混凝土橋面板結(jié)構(gòu)內(nèi)力進(jìn)行分析，結(jié)果表明:自主研發(fā)的相變功能層中的鋼管，相變功能層中封裝鋼管與混凝土完美融合，可起到一定的橫向“加筋”作用，強(qiáng)化了橋面整體結(jié)構(gòu)的體積穩(wěn)定性;通過不同鋼管布置方案下，橋面板結(jié)構(gòu)內(nèi)力和理論計(jì)算的融冰效果的綜合，推薦最佳布置方案;
　　 (5)根據(jù)復(fù)合橋面技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用，總結(jié)應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)及注意