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原文传递钢--混组合梁桥面铺装技术研究与应用

论文题名：	钢--混组合梁桥面铺装技术研究与应用
关键词：	钢-混组合梁桥;桥面铺装;力学分析;铺装材料设计;施工工艺
摘要：	钢-混组合梁桥兼具钢结构桥梁和水泥混凝土桥梁优点。具有受力合理、造价适中、施工迅速等特点，尤其在公路和城市道路中、小跨径桥梁建设中具有显著的优势。目前我国没有针对钢-混组合梁桥铺装技术提出相关标准和规范，为了适应钢-混组合梁桥未来在我国的大范围推广应用，本文依托曲港高速南水北调特大桥桥面铺装工程，对钢-混组合梁桥展开铺装结构力学特性分析、铺装材料优化设计、桥面铺装施工工艺及质量控制等内容研究。　　首先，以曲港高速南水北调特大桥钢-混工字组合梁引桥为例，采用有限元分析软件建立力学模型，在合理的基本假定和参数下进行铺装层结构计算;基于桥面铺装病害调研及成因分析结论，建立桥面铺装层常见破坏形式与铺装结构应力或应变对应关系，以铺装层内最大拉应力、铺装层内最大剪应力、桥面板与铺装层间最大剪应力作为设计控制指标;在标准计算荷载下，确定桥梁跨中的纵向最不利荷位及横桥向荷位Ⅰ的横向最不利荷位;在铺装层厚度、模量等因素变化下，得到铺装层力学响应规律，并以此提出钢-混组合梁桥铺装材料模量、铺装层厚度尺寸等设计要求。　　第二，基于热压式沥青混合料结构类型及沥青混合料强度理论，确定以SBS+HRA复合改性基质沥青制备热压式沥青混凝土专用改性沥青;设置多组不同HRA掺量的SBS改性沥青试样，采用25℃针入度、软化点、5℃延度等常规性能试验及显微观察手段，确定专用改性剂HRA合理掺量为8.0％;对专用改性沥青进行135℃、155℃和175℃三种温度下的布氏粘度试验，综合考虑工程实践经验，得到热压式沥青混合料拌和及压实温度;在英国标准BS594推荐级配范围基础上，考虑我国气候和交通条件，调整关键筛孔通过率得到适用于钢-混组合梁桥下面层铺装的HRA-13级配范围;采用马歇尔设计法并辅以高低温性能检验，得到HRA-13设计级配和最佳油石比OAC=6.2％;最后对设计得到的热压式沥青混凝土HRA-13，采用60℃车辙、-10℃和-15℃低温弯曲、冻融劈裂、浸水马歇尔和750με四点弯曲疲劳等室内试验进行路用性能验证。　　第三，基于桥面铺装上面层SMA使用性能要求，以改善沥青粘度为研究切入点，提出由SBS和高粘改性剂HVA复合改性基质沥青制备SMA用高性能改性沥青;分别建立高性能沥青60℃动力粘度与SMA混合料高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性等评价指标间的回归关系，在满足高性能SMA混合料路用性能设计要求下得到高性能沥青应满足60℃动力粘度≥300000Pa.s，结合技术经济性、施工和易性等确定高粘改性剂HVA合理掺量为8.0％;参考SMA-13规范级配范围，采用马歇尔法对SMA-13级配及最佳油石比进行设计，得到OAC=6.6％;最后通过60℃车辙试验、-10℃低温弯曲试验和水稳定性试验对设计的高性能SMA-13进行性能验证。　　第四，初选三种水泥桥面板常用防水粘结材料，进行不透水性、拉伸、拉拔等基本性能试验，综合考虑防水粘层技术经济性和施工和易性等因素，优先选用水性环氧改性乳化沥青作为钢-混组合梁桥防水粘层材料;设置多组不同水性环氧掺量的乳化沥青试样，在满足变形、抗剪、抗拉拔等力学要求下，得到室内自制水性环氧改性乳化沥青中水性环氧合理掺量为30～40％;成型多组不同防水粘层涂抹量的复合试件，通过层间拉拔和斜剪试验确定防水粘层的施工合理用量范围为0.8～1.4kg/m2;观测记录不同用量、不同养生温度下的水性环氧改性乳化沥青材料固化状态，提出不同条件下防水粘层推荐上车时间。　　第五，综合室内研究成果，考虑依托工程实际情况，提出南水北调钢-混组合梁桥铺装工程实施方案;结合依托工程实施，对钢-混组合梁桥铺装施工工艺及质量控制技术进行阐述分析。
作者：	青健
专业：	交通运输工程；道路与铁道工程
导师：	曹东伟
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2019