详情

原文传递基于高韧性轻集料混凝土钢箱梁桥面铺装研究与应用

论文题名：	基于高韧性轻集料混凝土钢箱梁桥面铺装研究与应用
关键词：	轻集料混凝土;钢箱梁桥;桥面铺装;高韧性;荷载作用;抗疲劳性;弹性变形
摘要：	钢箱梁桥具有自重轻、经济、架设方便、跨越能力大等优点，在城市立交桥、大型跨江海桥梁工程中应用广泛。桥面铺装层材料的设计是钢箱梁桥建设中的一项关键技术。钢箱梁桥面在荷载作用下，弹性变形大、频率高，要求铺装层材料具有高强、高韧性和抗疲劳性；同时，大跨径钢箱梁桥都为交通枢纽，具有交通流量大、坡度大、荷载密集和噪声集中等特点，对桥面的抗滑、耐磨与降噪性能提出了较高的要求。本文在深入分析了钢桥面铺装特点、功能要求、破坏形态及原因，以及钢箱梁桥跨径对铺装层的影响，提出了新型钢桥面铺装材料与结构设计方案：a）以“剪力件+钢筋网+高强高韧性轻集料混凝土”为下面层，以防滑、降噪多功能沥青混凝土为上面层基于材料梯度设计的新型钢箱梁桥面铺装技术；b）以“剪力件+钢筋网+高强高韧性轻集料混凝土”为铺装层，以防滑、降噪、耐磨多功能玄武岩混凝土进行表面粗糙化处理的防滑、降噪、耐磨新型钢箱梁桥面铺装技术。研究了轻集料混凝土的破坏原理，在混凝土破坏过程中，由于轻集料表面有一层坚硬、存在微裂纹或缺陷的壳，而内部多孔，相比普通岩石集料，轻集料抵抗裂纹扩展的能力低，是轻集料混凝土的薄弱环节。针对这一问题，开发出由集料增韧与混凝土复合增韧的混凝土改性技术。用具有能对轻集料孔缝渗透的聚合物乳液进行增韧处理，聚合物在孔中破乳成膜，吸收应力、阻止裂纹扩展；同时采用聚合物与纤维对轻集料混凝土进行复合增韧的方法，使混凝土韧性大幅度提高。研究了纤维种类、掺量、聚合物对轻质混凝土工作性能、容重、强度、韧性、应力应变、抗渗及干缩性能影响规律，制备出与钢箱梁桥面板协同变形的抗压强度为50～70MPa，抗折强度大于7.0MPa，韧性指数η30大于28，90d干缩率小于2.8×10—4，抗渗等级达大于P18，抗冻等级大于F300，疲劳荷载寿命大于300万次的高强、高韧、高耐久轻集料混凝土，并在汉蔡高速公路钢箱梁桥上首次实现了轻集料混凝土水平距离大于300M的超长泵送施工。研究了玄武岩裸石混凝土粗糙化铺装面层对钢箱梁桥面抗滑、耐磨、降噪性能的影响规律，对比当前通用的钢箱梁桥面铺装方法。通过试验确定具有高强、高韧、高耐久的玄武岩裸石混凝土配合比，该配合比综合考虑玄武岩裸石混凝土抗压抗折强度，流动度，收缩率，耐磨性等因素。提出了一套具有抗滑、耐磨、降噪功能的桥面面层施工方案。该方案研究成果先后在中环线西环段立交桥、汉蔡高速公路钢箱梁立交桥、青郑高速公路钢箱梁立交桥的桥面铺装工程中得到成功应用。采用本方案的钢桥面铺装有效解决了钢箱梁桥面铺装层推移、拥包、开裂等技术难题，同时降低了工程造价，取得了显著的经济效益和社会效益。
作者：	王小磊
专业：	建筑材料与工程
导师：	丁庆军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文