正交异性钢桥面环氧沥青铺装层疲劳耐久极限研究

虎门二桥坭洲水道桥为主跨1688m的双塔钢箱梁悬索桥,桥面采用正交异性钢桥面板环氧沥青铺装层结构。为提高该桥环氧沥青铺装层的使用寿命,研究环氧沥青铺装层疲劳耐久性的极限受力影响因素,基于小梁试件四点弯曲疲劳试验,采用Abaqus软件建立局部梁段三维有限元模型,分析最不利荷载位置处铺装层的极限受力情况。结果表明:环氧沥青混合料的疲劳耐久极限为578με;随着铺装层弹性模量的增大,铺装层的应力、应变显著减小,其疲劳耐久极限模量为2687MPa;环氧沥青铺装层的应变与车辆接地压强呈正相关关系,该桥铺装层的疲劳耐久极限接地压强为1.59MPa。适当提高环氧沥青铺装层的弹性模量,并应严格控制通行车辆的轴重,可以提高该桥的铺装层耐久性。

钢桥面环氧沥青铺装层动水压力数值仿真分析

针对行车荷载下铺装层表面动水压力对铺装层的影响,研究钢桥面环氧沥青混凝土铺装水损害现象,量化分析行车荷载下钢桥面环氧沥青铺装层的动水压力。采用有限元软件ABAQUS建立轮胎-钢桥面环氧沥青铺装层模型,获取流体计算域中轮胎的形状及尺寸;基于计算流体力学建立钢桥面正交异性板铺装复合有限元模型,采用FLUENT数值仿真轮胎在有水铺装层表面上行驶时产生的动水压力;分析行车速度、水膜厚度、轮胎花纹深度等因素对动水压力的影响,得到动水压力的最不利工况。

环氧沥青铺装层裂缝类病害修复材料性能研究

环氧沥青混合料由于具有优异的力学性能在钢桥面铺装中得以广泛应用,但服役过程中不可避免地会出现各种病害,其中裂缝类病害最为严重。文章结合南京长江第二大桥多年来的养护维修经验,选取工程中常用的4种裂缝类修复材料,即CKⅠ、CKⅡ、CKⅢ和CKⅣ,分别进行黏度试验、拉拔试验、拉伸试验和剪切试验,评价其在环氧沥青铺装层修复中的适用性,为建立完善的钢桥面铺装层养护技术规范奠定基础。

钢桥面环氧沥青混凝土铺装层Ⅰ型裂缝的断裂判据

基于桥面铺装的裂缝特点及断裂力学理论,引入应力强度因子K和J积分对环氧沥青混凝土三点弯曲梁试验进行分析,研究了温度和初始缝高比对其断裂特性的影响。根据不同断裂特性,计算得到了环氧沥青混凝土断裂韧性KIC和J积分临界值JIC;并研究了初始缝高比对断裂参数的影响,建立了环氧沥青混凝土K-J双参数联合断裂判据。结果表明：环氧沥青混凝土在-15℃～5℃时发生脆性断裂;在5℃～25℃时发生弹塑性断裂;所建立的断裂判据可为桥面铺装的抗裂设计提供依据,并为铺装结构的裂缝修补时机研究提供参考。

钢桥面环氧沥青铺装环氧富锌漆防腐功能研究

虎门二桥钢桥面铺装体系采用“钢板+环氧富锌漆防腐层+环氧树脂防水粘结层+环氧沥青铺装下层+环氧树脂粘层+环氧沥青铺装上层”结构。为了研究环氧富锌漆在该铺装体系中的适用性和必要性,设计制作“钢板+环氧富锌漆防腐层+环氧树脂粘结层+热拌环氧沥青铺装层”复合试件,模拟高温施工、长期浸水、高温加载、盐雾侵蚀等外部条件作用,对各试件进行拉拔试验,分析环氧富锌漆防腐层的耐高温性能、水稳定性能及耐久性能。结果表明:环氧富锌漆具有良好的层间粘结性能、耐高温和水稳定性能;环氧富锌漆对钢桥面板铺装体系的整体粘结强度影响很小,但可有效提高钢桥面板服役期间的防腐性能。虎门二桥钢桥面铺装结构体系中采用环氧富锌漆作为防腐层具有良好的适用性和必要性。