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钢桥面高延性水泥基材料铺装结构界面特性研究
| 论文题名： | 钢桥面高延性水泥基材料铺装结构界面特性研究 |
| 关键词： | 钢桥面铺装;高延性水泥基材料;界面特性;抗剪强度 |
| 摘要： | 将变形能力优异的高延性水泥基材料ECC（engineered cementitious composite）采用湿法粘结技术用于钢桥面铺装，能够极大地提高铺装结构刚度、增强其抗开裂抗疲劳能力，延长使用年限。湿法粘结技术不仅可以避免因采用剪切键等机械连接方式所带来的力学性能及养护维修方面的缺陷，同时又具有造价经济和施工方便等优点。本文从高延性水泥基材料的设计制备、铺装结构及界面受力特性分析、钢桥面板与ECC界面强度特性与断裂特性分析、复掺轻烧氧化镁及高吸水树脂提高材料自愈合及改善界面质量等几个方面展开研究，主要的研究内容如下： （1）采用国产PVA纤维、石英砂、硅酸盐水泥、粉煤灰、高效减水剂等原材料，基于微观力学和断裂力学设计原理，探讨微观结构与宏观性能的内在联系，研制成本较低、延性性能良好的大掺量粉煤灰ECC材料。 （2）采用商业有限元软件ANSYS建立三维有限元模型，计算分析各种工况下钢桥面铺装体系的力学响应，把握胶接界面应力状态，探究铺装体系层设计控制指标与铺装体系材料参数及结构参数之间的内在联系，对比分析了ECC单层铺装方案与“ECC+沥青混凝土”双层铺装方案的受力特点，为铺装结构方案的合理确定提供指导。 （3）对于湿法粘结，胶粘剂与ECC各自的固化及强度形成过程中存在水分且彼此相互影响，界面性能难以保证。采用拉拔、单剪和斜剪等大量室内试验评价湿法粘结的界面粘结性能，同时探讨冻融和湿热作用下的界面粘结性能衰减规律，并建立湿法粘结界面抗剪强度准则。 （4）采用双悬臂梁（DCB）试件和末端切口四点弯曲梁（4ENF）试件分别进行Ⅰ型、Ⅱ型断裂试验，采用虚拟裂纹闭合技术计算临界能量释放率；基于鼓泡试验建立混合型破坏的断裂准则；基于Workbench计算平台建立三维双向流固耦合模型，分析荷载作用下界面含水裂纹内的动水压力作用，探究含水界面裂纹的扩展机理。 （5）通过在ECC中添加轻烧氧化镁和高吸水树脂，来减少界面缺陷改善界面微观结构，同时增强ECC材料自愈合及界面自愈合特性。采用加压渗水试验、单剪试验以及电镜微观结构观察验证改良效果。 |
| 作者： | 吴淑印 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 杨军 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2019 |
| 正文语种： | 中文 |
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