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原文传递基于不中断交通的水泥混凝土桥梁梁底裂缝修补技术研究

论文题名：	基于不中断交通的水泥混凝土桥梁梁底裂缝修补技术研究
关键词：	水泥混凝土桥梁;梁底裂缝修补;不中断交通;超细水泥注浆;胶凝材料
摘要：	城市环线快速干道交通量大，交通任务重，其混凝土桥梁经过多年服役，部分桥梁梁底已出现裂缝。如果不及时修补，裂缝将逐渐蔓延发展形成桥梁的各种严重病害，直接威胁着桥梁的结构安全，显著降低其使用寿命。因此及时对桥梁梁底裂缝进行有效修补尤为重要。然而，裂缝修补就意味着要中断交通，影响桥梁的正常通行。如何在不中断交通的前提下实施桥梁梁板裂缝修补成为了一个值得关注的问题。本文从不中断交通的混凝土桥梁梁底裂缝修补的角度出发，制备出一种施工性能好、无需养护、强度形成快且力学性能优良的混凝土底板裂缝注浆材料，并提出相应注浆工艺。通过依托工程实施，进一步对注浆工艺进行优化，形成不中断交通条件下水泥混凝土桥梁梁底裂缝修补成套技术。本文的主要研究内容与结论如下：　　（1）选择超细硅酸盐水泥（SPC）与超细硫铝酸盐水泥（SSC）为胶凝材料，通过单因素试验研究分析了水灰比、纳米SiO2、苯丙乳液（SAE）对水泥浆液流动度、凝结时间、强度及耐水性的影响规律，在此基础上进行了多因素试验，确定了复合改性超细水泥注浆材料的最佳配比范围，具体配比为：超细硫铝酸盐水泥（SSC）/超细硅酸盐水泥（SPC）=2:3；水灰比（W/C）=0.6；纳米SiO2=2%；苯丙乳液（SAE）=9%~15%。此配比下复合改性超细水泥注浆材料与其他超细水泥注浆材料相比，凝结时间大幅度缩短，并且依旧具有高流动度，可以满足不中断交通下的现场注浆修补。　　（2）对复合改性超细水泥注浆材料的力学性能进行了进一步研究，包括拉伸性能、界面粘结性能和界面粘结疲劳性能。结果表明，苯丙乳液（SAE）掺量越大，复合改性超细水泥注浆材料的极限拉应力、极限拉应变、界面粘结强度与界面粘结疲劳寿命越大；通过粘结断面处的SEM电镜扫描试验结果可以看出苯丙乳液（SAE）以三维网状结构出现在结构中，增强了材料的整体性；复合改性超细水泥注浆材料具有足够的变形能力与界面粘结韧性，可以满足不中断交通条件下的荷载冲击。　　（3）通过有限元软件ABAQUS建立两车道箱梁模型，在箱梁中预制不同种类的裂缝，在箱梁顶部不同位置施加三种时速下的移动荷载，分析计算裂缝尖端的应力状态。结果表明，在各种移动荷载的作用下，裂缝尖端最大主应力σ1以拉应力为主；对于纵向裂缝而言，移动荷载的施加位置与车速都对裂缝尖端最大拉应力σ1有影响；对于横向裂缝而言，不同荷载施加条件，下裂缝尖端最大拉应力σ1没有明显差异；在不同工况下，裂缝尖端产生的拉应力σ1最大值为0.91MPa，小于复合改性超细水泥注浆材料能够承受的极限拉应力1.85MPa。　　（4）依托成都三环路川藏立交裂缝修补实体工程，将复合改性超细水泥注浆材料实际应用于不中断交通的桥梁梁底裂缝修补，结合室内试验结果优化不中断交通下的混凝土桥梁梁底裂缝注浆工艺与材料配比；针对梁底混凝土剥蚀、内部托空、蜂窝麻面、密集网状裂缝，提出不同的修补工艺，为复合改性超细水泥注浆材料和高压注浆技术大规模推广使用提供经验总结与技术支撑。
作者：	熊亮
专业：	交通运输工程
导师：	陈辉强
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022