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基于橡胶沥青的桥面铺装材料和结构设计
| 论文题名： | 基于橡胶沥青的桥面铺装材料和结构设计 |
| 关键词： | 钢桥面铺装;路用性能;有限元分析法;橡胶沥青 |
| 摘要： | 本文依托江阴长江大桥养护工程，针对铺装结构易产生裂缝类和车辙病害的问题，提出橡胶沥青SMA-13铺装上层+橡胶环氧沥青AC-10铺装下层的结构方式，为国内同类型特大跨径公路钢桥的铺装工程养护提供技术支持。 首先，调研分析铺装上层SMA-13与铺装下层AC-10的级配范围，通过标准马歇尔试验方法确定SMA-13与AC-10的最佳油石比分别为6.17%和6.54%。接着研究环氧树脂（及其固化剂）掺量对AC-10铺装混合料高低温性能的影响，确定最佳掺量为30%。然后通过室内试验分别评价和研究铺装上下层的高温性能、低温性能、渗水性能、水稳定性能、疲劳性能和单轴压缩性能。 其次，为研究所设计铺装结构在车辆荷载作用下的力学变化规律，提出铺装上下层的最佳厚度组合，同时考虑到江阴长江大桥本身服役时长和结构柔度较大的特点，本文需克服传统局部简化模型的局限性，基于室内实测材料参数进行橡胶沥青铺装结构的整桥—局部建模有限元分析。以整桥模型在恒载和车道荷载作用下的主梁弯矩为控制指标，判断最不利梁段位置，根据圣维南原理建立沿纵桥向长约80m的局部梁段模型。接着在局部梁段模型内分析车辆荷载的最不利工况，在最不利工况下确定适合江阴长江大桥的最佳厚度组合为3.0cm铺装上层+3.0cm铺装下层，并基于有限元模型说明防水粘结层抗剪能力对于铺装结构整体力学响应的影响。 最后，为分析所设计铺装结构的层间粘结性能，判断结构整体粘结薄弱的位置和破坏形式，选择环氧树脂热固性防水粘结层材料，铺装上下层间选择橡胶沥青粘结材料，成型底部带有钢板的铺装复合结构试件。通过室内拉拔试验定量研究不同防水粘结层用量的层间粘结性能变化，根据破坏试件得出拉拔强度薄弱位置均位于粘结层附近，说明本文所采用的防水粘结层用量的粘接强度均大于试验测量值，且所测的拉拔强度随防水粘结层用量的变化幅度不大。所以当环氧树脂防水粘结层用量为0.2~1.1kg/m2、橡胶沥青粘层用量为0.8kg/m2时，本文所设计的铺装结构整体在常温条件下的拉拔强度可满足大于等于1.80MPa的使用要求，进一步完善了橡胶沥青钢桥面铺装结构的设计和研究。 |
| 作者： | 黄迪 |
| 专业： | 交通运输工程;道路与铁道工程 |
| 导师： | 陈先华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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