基于有限元分析的简支梁桥桥面防水粘结层力学响应研究

防水粘结层被破坏是导致简支梁桥桥面铺装出现病害的主要原因。通过数值模拟对不同简支梁桥桥型进行防水粘结层力学响应分析,明确防水粘结层在不同桥型结构中的受力状态,总结沥青铺装层模量和厚度对防水粘结层力学响应指标的影响。研究结果表明,简支梁桥桥型对防水粘结层力学响应的影响不大;增加沥青铺装层模量对控制防水粘结层最大拉应力和沥青铺装层变形能起到较好的作用;增加沥青铺装层厚度能有效控制防水粘结层法向拉应力和分散车轮荷载。研究结果能够为桥面铺装的结构设计提供理论基础,提高简支梁桥的服役寿命。

基于防水粘结层附着力的桥面铺装层间粘结强度和抗剪强度预测

针对目前水泥混凝土复合式桥面铺装层间结合效果有损评价方法存在的弊端,通过室内试验建立特定桥面铺装结构和材料条件下组合结构的层间粘结强度和层间剪切强度与附着力之间的函数关系,同时求得温度修正系数;根据测得的工程现场防水粘结层的附着力计算得到组合结构的层间粘结强度和抗剪强度,进而换算成20℃条件下的强度标准值;并参照相关规范对实际工程层间结合效果进行质量评定。结果表明,防水粘结层对水泥混凝土的附着力与组合结构的层间粘结强度及抗剪强度存在较强的线性正相关,且强度预测值与实测值的误差基本都在10%以内;强度预测值换算成标准值后可直接借助规范进行层间结合效果评价。

钢箱梁桥面防水粘结层最佳材料配比设计与性能评价研究

为了研究防水粘结层中粘结层、防水层和防腐层中材料用量对其防水粘结体系性能的影响,对钢桥面粘结层、防水层和防腐层最佳材料用量进行了研究。研究发现丙烯酸防腐底涂层用量约150g/m^(2)时涂刷后的强度增强较为明显;当甲基丙烯酸树脂防水层单层湿膜厚度为1.2mm时材料用量最接近中值且成品外观均匀性较好;丙烯酸树脂粘结剂用量在175g/m^(2)时较为合适且能够全部覆盖且无堆积,经过研究得到了较为满意的施工标准用量,可为类似工程提供一定的参考。

聚氨酯钢桥面铺装防水粘结层剪切疲劳性能研究

聚氨酯混合料桥面铺装材料具有优异的综合路用性能,有望解决传统沥青类钢桥面铺装材料在钢桥严苛使用环境下耐久性差、使用寿命短等问题,但目前对与之相匹配的防水粘结层材料的研究还很少。因此,针对2种防水粘结层材料(聚氨酯、环氧树脂)进行剪切疲劳试验,以分析温度和应力对防水粘结层剪切疲劳寿命的影响。研究结果表明:在-10~70℃的温度区间内,2种防水粘结层的剪切疲劳寿命均呈现缓慢—快速—缓慢下降的趋势。在相同应力比和温度下,聚氨酯防水粘结层的剪切疲劳寿命是环氧树脂防水粘结层的1.02~1.40倍,表明聚氨酯防水粘结层抗剪切破坏能力更强,更适宜作为聚氨酯钢桥面铺装结构的防水粘结层。在不同温度下,2种防水粘结层的剪切疲劳寿命均随着应力比的增加而下降,且中温区(10~25℃)和高温区(50~70℃)剪切疲劳寿命对应力作用的敏感性要显著高于低温区(-10~0℃)。

聚氨酯类钢桥面铺装中防水粘结层抗剪性能研究

聚氨酯钢桥面铺装材料具有优异的综合路用性能,使用该材料有望解决传统沥青类钢桥面铺装材料在钢桥严苛的使用环境下耐久性差、使用寿命短等问题,但目前针对其适宜的防水粘结层材料的研究很少。因此,针对聚氨酯铺装层下的2种防水粘结层材料(聚氨酯胶粘剂、环氧树脂粘结剂)进行剪切强度试验,分析了结构的层间剪切性能在防水粘结剂涂覆量、防水粘结层材料、碎石撒布量和养生时间影响下的变化规律。研究结果表明,聚氨酯防水粘结层的抗剪切性能均显著优于环氧树脂防水粘结层,增加防水粘结剂的涂覆量可以增加界面的粘结面积,但防水粘结层过厚会导致抗剪强度在达到峰值后下降;防水粘结层在表干时成型的试件抗剪强度最好,未表干时最差;碎石撒布量也会影响防水粘结层的抗剪强度,故在满足施工条件的前提下,应尽量减小碎石撒布量。

基于有限元分析的混凝土桥面铺装防水粘结层力学响应研究

防水粘结层的破坏是沥青混凝土桥面铺装破损的一个重要诱因,因此研究防水粘结层与桥面板之间的应力状态可用于指导桥面铺装的设计工作。采用数值模拟的方法研究了跨径12 m的T形混凝土简支梁层间的剪应力和拉应力变化趋势,并得到以下结果。(1)层间竖向正应力σ_(y)、顺桥向剪应力τ_(xz)、第一主应力σ_(1)、最大剪应力τ_(max)4个应力分量达到峰值时分别对应的荷载位置(以下简称“峰值荷位”)。(2)这4个应力分量的峰值随铺装层厚度的变化情况。(3)环境温度变化时,4个层间应力分量的响应情况。

碎石封层和玻璃纤维对复合改性沥青防水粘结层粘结性能的影响

在桥面防水粘结层施工过程中,通常采用撒布玻璃纤维、碎石等施工工艺来提升其施工期内的路用性能,但玻璃纤维和碎石会对防水粘结层服役期内的路用性能产生一定的影响。通过室内试验研究了撒布玻璃纤维、碎石等施工工艺对防水粘结层服役期内路用性能的影响。研究结果表明,在桥面防水粘结层施工过程中,撒布碎石会降低其服役期内的粘结性能,因此同步碎石封层不适用于高性能复合改性沥青防水粘结层;而撒布无碱玻璃纤维能够提高防水粘结层的整体性能,并且能够提高其在服役期内的高温稳定性能,但是会对其剪切疲劳性能产生不良影响。

桥面防水粘结层材料室内及现场性能测试分析研究

选用SBR改性沥青、SBS改性沥青、SBS改性乳化沥青、专用防水涂料4种材料作为桥面防水粘结层材料,通过室内及现场试验分析对比不同防水粘结层材料的抗渗、抗拉拔、抗剪切、抗水损害、抗老化等性能,优选性能最佳的桥面防水粘结层材料。结果表明:SBS改性沥青和专用防水涂料的拉拔强度、剪切强度和高温性能较好,但抗水损害性能有待提高,而SBS改性乳化沥青的抗水损害性能和抗老化性能最好,但高温条件下的抗拉拔抗剪切性能不足;SBR改性沥青在高温条件下的拉拔强度和剪切强度最大,且具有较好的抗水损害和抗老化性能;与机械清扫施工相比,采用喷砂施工的桥面防水粘结层效果更好,且采用喷砂法处理桥面的SBR改性沥青防水粘结层现场剪切强度最佳,宜推荐作为桥面防水粘结层材料。

防水粘结层材料复合件耐久性能评价

选取3种常用的防水粘结层材料,分析了干湿和冻融循环次数对复合件拉拔强度的影响。结果发现:随着干湿循环和冻融循环次数增加,不同粘结层材料的复合件拉拔强度均降低;干湿循环条件下水性环氧沥青的复合件拉拔强度降低程度明显小于高粘乳化沥青和SBS改性沥青,冻融循环条件下则相反,同时复合件拉拔强度恢复程度同样远低于高粘乳化沥青和SBS改性沥青;高粘乳化沥青和SBS改性沥青经历150000次疲劳循环加载后,复合件残余拉拔强度均高于水性环氧沥青,水性环氧沥青在50000次后,复合件残余拉拔强度明显降低;疲劳循环加载导致沥青发生不同程度的老化,其中水性环氧沥青针入度和软化点变化程度最小。

二阶环氧树脂防水粘结层材料在钢桥面铺装中的应用研究

为指导二阶环氧树脂防水粘结层材料在钢桥面铺装中的施工,对该材料的力学性能、防水性能进行了分析研究。结果表明:国产二阶环氧树脂粘结层材料的力学性能、粘结性能均优于进口产品,同时防水性能较强;环境温度在40~50℃的高温条件下,该材料可在4~5 h内指干;养护时间在12~24 h内,可以达到最佳粘结效果。

桥面防水粘结层层间健康监测系统施工工艺研究

为长期监测桥面防水粘结层的防水性,基于耐碾压、耐高温及耐腐蚀的施工原则,采用埋入式传感器、振弦式采集器、无线通讯组网等组建的层间健康监测系统。论述层间健康监测系统的准备、刻槽、埋设、回填、预制后铺设、安装等施工流程,阐述基于桥面净空的数据采集箱、太阳能板及其附属装置的施工方法,结合桥面铺装特点,提出不同类型传感器的预埋设措施。

用于水泥混凝土桥面的改性乳化沥青 防水粘结层研发

针对水泥混凝土桥面的使用环境及其技术要求,通过室内试验分析了不同材料及其用量对改性乳化沥青的性能的影响,研发了一种基于SBS改性的乳化沥青材料桥面防水粘结层。文章通过剪切试验、拉拔试验及冲刷试验对几种乳化沥青材料防水粘结层的路用性能进行了分析比较,试验结果表明,改性乳化沥青材料的温度敏感性较高,随着温度的升高,层间粘结强度会显著下降;经受浸水和冻融后,其层间粘结强度也有一定程度的下降。用于水泥混凝土桥面的防水粘结层材料时,其最佳洒布量为1.2 kg/m^(2)。

桥面铺装同步碎石防水粘结层的路用性能

分析了作为桥面铺装防水粘结层的传统的碎石封层的缺点和解决途径,研究了桥面铺装防水粘结层同步碎石的特性,对同步碎石沥青混合料桥面铺装防水粘结层的可行性进行了分析;设计了试验方案,通过室内剪切、拉拔试验,首先确定了同步碎石最佳沥青洒布量为1.4 kg/m2,最佳石料撒布量为8.0 kg/m2,然后对同步碎石防水粘结层路用性能进行研究。结果表明:同步碎石防水粘结层是温度敏感性材料,随着温度的升高,其抗剪、抗拉强度均明显降低;用于同步碎石防水粘结层最理想的集料是单一粒径的集料;SBS改性沥青作为同步碎石防水粘结层的结合料,其粘结性能优良,而且抗老化性能、不透水性能良好;同步碎石作为桥面铺装防水粘结材料,其耐久性能良好。

混凝土箱梁桥铺装防水粘结层力学性能

为了探讨混凝土箱梁桥防水粘结层的实际受力状态,以沪杭高速公路拓宽改建工程箱梁段高架桥为研究实例,采用有限元方法和室内实验相结合的手段研究防水粘结层的层间粘结性能.建立节段整桥铺装复合结构模型,考虑刹车、超载、随机动荷载等因素对沥青混合料铺装层防水粘结层力学响应的综合影响.最后通过室内实验测得了几种典型的水泥混凝土桥防水粘结层与水泥桥面之间的层间粘结性能,并与理论分析结果进行了对比.分析结果表明,刹车超载对防水粘结层力学响应的影响大于由桥面不平度引起的随机动荷载对防水粘结层的影响.拉应力峰值出现在移动荷载接近于墩顶上方对应铺装表面,剪应力在移动荷载处于跨中时达到最大值.结合理论与试验分析结果,SBS(styrene butadienestyrene)改性沥青和橡胶沥青的防水粘结层主要粘结性能均满足理论分析结果的要求,可推荐为混凝土箱梁桥防水粘结层材料的首选.

桥面铺装环氧沥青防水粘结层性能试验与评价

为评价桥面铺装环氧沥青防水粘结层的性能,采用剪切、拉拔等试验,研究分析了环氧沥青对钢板基面和水泥板基面的粘结强度及其强度随温度和养生时间的关系;采用复合板模拟试验,分析比较了几种防水粘结层与不同基面板和沥青铺装层的剪切强度和拉拔强度。试验结果表明:环氧沥青作为桥面结构防水粘结层,其剪切、拉拔强度明显优于其他类型材料,并且对钢板基面的拉拔、剪切强度均高于水泥板基面,说明环氧沥青更适合于钢桥面铺装;在高温下,环氧沥青与其上沥青结构具有良好的粘结强度。

桥面铺面防水粘结层胶结材料洒布量的确定方法

为确定桥面铺面防水粘结层胶结材料洒布量,采用橡胶沥青和两种典型的沥青混合料,通过设计直向剪切试验和斜向剪切试验研究桥面防水粘结层的力学性能,分析不同因素对于防水粘结层剪切性能的影响.试验结果表明,加载速率的提高,粘结层最大剪切应力有呈线性增大的趋势;采用不同温度的对比试验,同样发现随温度的升高,其抗剪切能力显著衰减.可以通过剪切试验的剪应力和变形能两个指标评价其剪切性能.

橡胶沥青防水粘结层层间抗剪性能试验分析

利用室内剪切试验模拟水泥混凝土桥面防水粘结层的界面受力状态,从沥青喷涂量、碎石撒布类型、桥面板界面处理状况、环境温度等方面系统分析影响其层间抗剪性能的各种因素及变化规律,以此提出提高橡胶沥青防水粘结层层间抗剪性能的各项技术措施,为充分发挥橡胶沥青防水粘结层的层间抗剪性能,必须严格控制其在高温状态下的抗剪和粘结性能,喷洒量和喷洒温度应控制在1.8～2.2kg/m2和190～200℃,同时,撒布粒径为2.36～4.75mm、撒布量为10kg/m2左右且经过预热处理的洁净碎石,而且,还应将桥面板的表面粗糙程度控制在合理的范围内,当抗滑摆值在45～55之间时,其层间抗剪强度出现最大值.

江阴大桥钢桥面柔性防水粘结层特性分析

沥青铺装与钢桥面板间的脱层破坏是钢桥面铺装层较常见的一种病害破坏类型,而防水粘结层的层间特性是病害的主导因素,因此,对防水粘结层的层间特性进行分析尤为重要。结合江阴大桥钢桥面铺装研究课题,采用理论力学方法对不同温度和荷载条件下的层间剪切性能进行了分析;然后通过室内拉拔试验与剪切试验,得出防水粘结层的拉拔强度随温度变化的回归方程与不同温度条件下的剪切强度,通过对比研究得出结论认为:江阴大桥钢桥面铺装发生整体性剪切破坏的可能性较小,所用防水粘结层材料可以承担铺装在多种不利条件下的抗剪响应。

钢桥面铺装防水粘结层抗剪问题研究

针对国内早期修建的钢桥桥面铺装产生的诸多问题,研究了其中关键性的问题,即钢桥面铺装防水粘结层的抗剪问题。通过计算,分析了钢桥面铺装正常使用阶段以及试验分析施工阶段的抗剪强度技术要求,探讨了3种解决防水粘结层抗剪问题的途径与措施,即加大安全系数;利用经过高温成形的复合铺装结构试件进行界面抗剪试验,寻找经过施工阶段后仍能满足桥梁运营阶段高温条件、低温条件、重载条件及疲劳条件的防水粘结层材料;降低施工温度。这些途径与措施可供工程技术人员参考。

大跨径预应力混凝土桥梁防水粘结层的研究

根据滨州黄河公路大桥结构特点和桥面受力特性,应用三维有限元法,建立计算模型,通过分析荷载对防水粘结层及铺装层层间的剪应力的影响、防水粘结层厚度对其剪应力的影响来确定防水粘结层材料的主要控制指标,并通过室内试验进行验证和完善技术指标;通过几种防水材料的性能试验和模拟现场受力试验的结果比较,选择出性能优良、技术指标满足本桥要求的防水粘结层材料,为防水粘结层的设计与施工提供了系统的技术控制指标。