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MPC聚合物材料在钢桥面铺装中的应用研究
| 论文题名： | MPC聚合物材料在钢桥面铺装中的应用研究 |
| 关键词： | MPC聚合物材料;钢桥面铺装;疲劳裂缝;有限元分析 |
| 摘要： | 钢桥面铺装层病害和钢桥面板疲劳裂纹是桥梁工程中两个困扰工程师与研究者很久的问题，这些问题的出现不仅降低了车辆行驶的安全度以及舒适度，还对钢桥的正常使用有着十分不利的影响。为了解决上述两个问题，本文基于试验以及理论研究，提出了将一种新型材料改性聚合物混凝土（Modified Polymer Concrete， MPC）用于钢桥面铺装的新思路，具体的研究工作如下： 首先，基于MPC聚合物材料的优良力学性质，本文利用MPC聚合物砂浆-钢板和 MPC聚合物混凝土-钢板两类复合梁，在铺装层受拉和铺装层受压两种工况下进行加载，观测复合梁的变形与破坏现象。结果表明：MPC聚合物材料抗拉强度大，与钢板粘结性能好且与钢板有良好的共同变形能力。 其次，建立三维有限元计算模型，模拟目前常用的传统沥青混凝土铺装，新型MPC聚合物砂浆铺装以及MPC聚合物混凝土铺装下，计算铺装层表面的拉应变以及层间剪切应力的大小与分布，并研究三类铺装层对顶板变形的影响。结果表明，与传统的沥青混凝土铺装层相比，使用MPC聚合砂浆和MPC聚合物混凝土这些新型铺装可以显著降低铺装层表面拉应变以及顶板变形。铺装层弹性模量增大时，层间剪切应力的最大值也随之增大。 在中国规范，英国规范，美国规范和欧洲规范的标准疲劳车荷载下，计算三类铺装层下四个典型疲劳细节影响线与应力历程，并换算为等效应力幅，对结果进行对比分析。结果表明，与传统沥青混凝土铺装相比，使用高弹模的MPC聚物合砂浆和MPC聚合物混凝土铺装层可以显著降低疲劳细节处的应力幅，从而提高钢桥的使用寿命。 最后，分析双层组合桥面铺装体系受力特点以及对厚度，弹性模量的参数敏感性，研究各层受力的变化规律，提出了由MPC聚合物混凝土作为持力层和普通沥青混凝土作为磨耗层组成的理想铺装结构。 以上研究证明MPC聚合物材料能够解决传统的铺装材料存在的问题，在未来有着良好的应用前景。 |
| 作者： | 李少鹏 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 刘贵位 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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