大跨徑鋼桁架橋橋面鋪裝層材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).pdf

1、目前正值我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展時(shí)期，公路網(wǎng)絡(luò)正在迅速形成。大跨徑鋼橋由于其具有質(zhì)輕、經(jīng)濟(jì)、架設(shè)方便等特點(diǎn)被越來越廣泛的應(yīng)用于公路工程中。然而，隨著時(shí)間的檢驗(yàn)其缺點(diǎn)也逐漸暴露出來，國(guó)內(nèi)諸多鋼橋在建好不久其鋼橋面鋪裝層就出現(xiàn)病害，其主要有疲勞開裂、車轍、推移、擁包、脫粘等。針對(duì)以上問題，并結(jié)合枝城長(zhǎng)江大橋公路橋維修加固工程，開展大跨徑鋼桁架橋鋼橋面鋪裝層材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究。通過對(duì)大跨徑鋼桁架橋橋面鋪裝層的破壞形態(tài)、病害原因的研究分析，確定了鋼橋

2、面鋪裝層材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，即鋼橋面板+剪力釘+鋼筋網(wǎng)+高韌性輕質(zhì)混凝土+粘結(jié)層+SMA-16，并明確了對(duì)鋪裝層材料的性能要求；在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行鋪裝層材料，尤其是下面層材料—高強(qiáng)高韌性輕質(zhì)混凝土的研究與制備；借助ANSYS軟件對(duì)這種鋼橋面鋪裝層的材料及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜載-輪載作用下的應(yīng)力、應(yīng)變理論分析，取得了如下成果：
　　1）通過對(duì)鋼橋面鋪裝病害原因分析，確定了大跨徑鋼桁架橋橋面鋪裝層結(jié)構(gòu)方案，明確了對(duì)鋪裝層材料的要求，特別是鋪裝下

3、面層材料—高韌性輕質(zhì)混凝土的性能要求：干表觀密度≤1950kg/m3；28d抗壓強(qiáng)度≥58.0MPa，28d抗折強(qiáng)度≥7.0MPa，28d抗拉強(qiáng)度≥5.0MPa，28d彈性模量≤30GPa；韌性指數(shù)I20≥15；抗?jié)B等級(jí)達(dá)P12以上；90d干縮率≤3.0×10-4。此外，為滿足施工工藝的要求，并保證施工進(jìn)度，LC50高韌性輕集料混凝土還應(yīng)滿足如下的性能要求：初始坍落度≥180mm，2h坍落度≥160mm，不分層、不離析泌水，滿足泵送要求

4、；3d抗壓強(qiáng)度≥35.0MPa，3d抗拉強(qiáng)度＞5.0MPa；3d抗折強(qiáng)度＞4.0MPa
　　2）通過正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了LC50混凝土配合比設(shè)計(jì)，并運(yùn)用輕集料混凝土工作性控制技術(shù)、纖維與聚合物復(fù)合增韌技術(shù)，開發(fā)了高韌性輕質(zhì)混凝土LC50，其配合比為：水泥：粉煤灰：砂子：污泥陶粒：水：減水劑：鋼纖維：高分子聚合物=500：50:680:530:150:12.1:60：0.06。在此基礎(chǔ)上，研究制備了鋪裝下面層用的微膨脹抗裂輕質(zhì)濕接

5、縫混凝土。
　　3）LC50輕質(zhì)混凝土性能研究表明，其各項(xiàng)性能均滿足本鋪裝方案要求：初始坍落度180mm以上，1h后坍落度160mm以上，不泌水、不離析，和易性良好。其28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到67.2MPa，28d抗折強(qiáng)度達(dá)到7.6MPa，28d極限抗拉值達(dá)到1.81×10-4，韌性指數(shù)I20達(dá)到22.2，在0.6應(yīng)力水平下抗彎疲勞壽命達(dá)到200萬次以上，28d收縮率為2.35×10-4，抗?jié)B等級(jí)達(dá)到P12以上。對(duì)28d齡期的輕骨料－水

6、泥漿體界面過渡區(qū)的SEM研究表明，陶粒表面有較多的水化產(chǎn)物C-S-H等，這很可能一方面是因?yàn)楣杌业幕鹕交曳磻?yīng)生成了更多的凝膠產(chǎn)物，同時(shí)破壞了Ca(OH)2規(guī)則排列，從而提高了輕骨料與水泥石之間的粘結(jié)性能；另一方面，是由于陶粒的內(nèi)養(yǎng)護(hù)作用使輕集料附近的水泥能更充分地水化，增加了界面區(qū)的密實(shí)程度。微膨脹抗裂輕質(zhì)濕接縫混凝土28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到64.2MPa，28d抗折強(qiáng)度達(dá)到7.7MPa，韌性指數(shù)I20達(dá)到21.3，60d齡期時(shí)混凝土的體積變

7、形基本穩(wěn)定，此時(shí)膨脹率為2.5×10-4，抗?jié)B等級(jí)達(dá)P12以上。
　　4）為了提高鋪裝上面層的防水防滲、水穩(wěn)定性、抗高溫抗軟化和低溫開裂及抗疲勞性能，研究制備出高粘高彈應(yīng)力吸收層材料和上面層高粘 SMA-16瀝青混合料。
　　5）借用ANSYS對(duì)鋼橋面鋪裝層進(jìn)行了靜載作用下的仿真模擬分析。結(jié)果表明，隨著剪力釘分布逐漸密集，鋼橋面鋪裝層各項(xiàng)應(yīng)力應(yīng)變指標(biāo)有所降低，根據(jù)受力分析結(jié)果，300mm×300 mm為最佳選擇方案，但是考慮