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相变控温水泥混凝土桥面结构设计及应用研究
| 论文题名： | 相变控温水泥混凝土桥面结构设计及应用研究 |
| 关键词： | 相变材料;复合水泥混凝土;桥面结构;抗冻防滑;布置方案 |
| 摘要： | 冬季或者气温较低地区，高速公路或者桥面的结冰、积雪会造成路面表面摩擦系数降低，对于全路段结构的安全性、运营效率等至关重要，易导致交通事故，降低路段的运输能力下降。将相交材料引入到公路桥面面层材料的设计中，开发用于桥面结构的相变储能材料系统，并利用特定封装技术将其铺筑于实际桥面结构中，增强路面在恶劣气候条件下的应急反应机制，实现功能及结构的一体化设计，使桥面结构的抗冻防滑能力大幅提升，此类设计方法在国内外少见。此种智能抗冻防滑技术的理论及实践研究，不仅具有极高的理论价值，且具有重大的工程实践意义。 本文取得的研究成果如下: (1)将相变材料体系，引入桥面结构设计中来，设计出复合桥面板结构，其由表面耐磨层、相变功能层、保温砂浆层、主体水泥混凝土结构层组成。采用冷步法优选出相变稳定性良好，且相变点稳定在5℃左右，适合用于复合桥面结构。 (2)自主设计复合桥面板表面耐磨层和主体水泥混凝土结构层材料，对其性能进行研究，结果表明:其强度达到C45～C50，抗折强度达到6.0MPa以上;混凝土试件抗冻等级≥D300，抗冻性优良;混凝土试件具有良好的抗渗性，其渗水高度平均值分别为10.4mm和9.9mm，其抗渗性能较普通混凝土大幅的提高;主体混凝土结构层和表层混凝土中添加粉煤灰，使其体积稳定性明显增强;表面层混凝土耐磨性优良，均小于规范规定的限值，且抵抗钢筋锈蚀的能力得到显著增强。 (3)复合桥面板结构模拟试验研究，制备模型模拟实际情况对其融冰除雪性能进行检测，其融冰除雪效果良好且相变材料性能稳定; (4)利用有限元软件ABAQUS对相变控温复合防冻水泥混凝土桥面板结构内力进行分析，结果表明:自主研发的相变功能层中的钢管，相变功能层中封装钢管与混凝土完美融合，可起到一定的横向“加筋”作用，强化了桥面整体结构的体积稳定性;通过不同钢管布置方案下，桥面板结构内力和理论计算的融冰效果的综合，推荐最佳布置方案; (5)根据复合桥面技术在实际中的应用，总结应用技术要点及注意事项，为复合桥面板技术的推广提供技术指导。 |
| 作者： | 刘赫 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 高英力;余剑平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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