同步碎石橋面鋪裝粘結(jié)層層間應(yīng)力分析與應(yīng)用研究.pdf

1、橋面鋪裝粘結(jié)層破壞是導(dǎo)致橋面鋪裝病害的一個(gè)主要原因，鋪裝層與橋面板間的接觸粘結(jié)狀態(tài)比較復(fù)雜，層間既包括粘結(jié)層材料的粘結(jié)力，也存在混凝土集料與橋面板間的摩阻力，確定粘結(jié)層的剛度或模量也很困難。在行車荷載、溫度應(yīng)力作用下，鋪裝層內(nèi)部產(chǎn)生較大的剪應(yīng)力，引起不確定破壞面的剪切變形，或者由于鋪裝層與橋面板層間粘結(jié)力差，抗水平剪切能力較弱，在水平方向上產(chǎn)生相對(duì)位移以致剪切破壞。 剪切破壞直接導(dǎo)致有害物質(zhì)下滲，下滲速度的大小又受使用期間橋面鋪

2、裝層裂縫大小所支配，而粘結(jié)層是阻止有害物質(zhì)下滲到橋面板的最后一道防線，因而分析粘結(jié)層的力學(xué)控制指標(biāo)以及材料性能應(yīng)用研究對(duì)防止橋面鋪裝病害有著很重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文通過對(duì)瀝青混凝土橋面鋪裝形式、病害的調(diào)查，分析其病害與粘結(jié)層關(guān)系，提出用同步碎石作為瀝青混凝土橋面鋪裝粘結(jié)層的優(yōu)越性。 利用有限元理論，借助ANSYS手段對(duì)同步碎石粘結(jié)層進(jìn)行了系統(tǒng)的荷載應(yīng)力分析；依據(jù)橋面鋪裝溫度應(yīng)力與普通路面溫度應(yīng)力的差異性，計(jì)算了同步碎石粘

3、結(jié)層溫度應(yīng)力變化。 利用斷裂力學(xué)理論分析了同步碎石粘結(jié)層的抗裂性能，計(jì)算出了粘結(jié)層的疲勞壽命；通過室內(nèi)剪切試驗(yàn)、拉拔試驗(yàn)、抗?jié)B性等試驗(yàn)研究確定了同步碎石粘結(jié)層瀝青、碎石的選材要求以及瀝青的最佳撒布量范圍，提供了施工工藝參考。 綜合其力學(xué)狀態(tài)與直剪試驗(yàn)指標(biāo)分析，推薦出層間工作狀態(tài)；以及與其它防水粘結(jié)層進(jìn)行施工技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益等綜合對(duì)比分析，得出同步碎石作為瀝青混凝土橋面鋪裝粘結(jié)層具有優(yōu)越的性價(jià)比與最為廣闊的應(yīng)用前景。

4、 本文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面： 1、應(yīng)用有限元理論對(duì)橋面鋪裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析，研究了不同橋型瀝青混凝土橋面鋪裝層間應(yīng)力變化范圍。系統(tǒng)而深入的分析了同步碎石粘結(jié)層層間荷載、溫度應(yīng)力的變化規(guī)律。 2、應(yīng)用斷裂力學(xué)理論對(duì)橋面鋪裝和粘結(jié)層的抗裂性能和疲勞性能進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)各結(jié)構(gòu)層在車輪荷載及溫度作用下產(chǎn)生的應(yīng)力小于其極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，得出其在一次荷載作用下的開裂應(yīng)力和反復(fù)荷載作用下開裂的疲勞壽命。 3、模擬橋面

5、板對(duì)同步碎石橋面鋪裝粘結(jié)層分別進(jìn)行剪切試驗(yàn)、拉拔試驗(yàn)、抗疲勞試驗(yàn)、抗?jié)B性試驗(yàn)、溫度敏感性試驗(yàn)，由試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行正交分析研究得出：同步碎石作為防水粘結(jié)材料具有良好的耐久性、抗?jié)B性、抗高溫敏感性以及很強(qiáng)的粘結(jié)性能。 4、通過與其他粘結(jié)材料進(jìn)行性能對(duì)比分析得出：同步碎石粘結(jié)層抗剪強(qiáng)度大，高溫抗剪、低溫抗裂性能最優(yōu)，容易滿足高溫抗剪與低溫抗裂的不利要求。 5、通過直剪試驗(yàn)得出：同步碎石粘結(jié)層抗剪強(qiáng)度>卷材類>涂膜類；同步碎石粘結(jié)層

6、抗剪強(qiáng)度最大可達(dá)2.36Mpa；得出常溫時(shí)[t]=0.60～0.65 Mpa；高溫時(shí)[t]=0.30～0.40Mpa。 6、綜合粘結(jié)層層間荷載應(yīng)力、溫度應(yīng)力以及疲勞壽命，提出同步碎石橋面鋪裝粘結(jié)層的層間應(yīng)力工作狀態(tài)：[t]R≥0.4 Mpa；并通過直剪試驗(yàn)驗(yàn)證其正確性，可為設(shè)計(jì)、施工與選材提供借鑒。 7、利用凈現(xiàn)值法對(duì)五種橋面防水粘結(jié)層技術(shù)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較、綜合考慮社會(huì)效益等因素，得出同步碎石作為防水粘結(jié)層時(shí)其性價(jià)比最高