级配碎石裂缝缓解层防裂机理及足尺疲劳试验

反射裂缝是旧水泥混凝土路面沥青加铺层的主要病害之一,目前尚无理想的解决方法,针对这一问题,提出了采用级配碎石作为裂缝缓解层的方法。对级配碎石层的防裂机理进行了分析,采用大型反射裂缝试验台架进行了设置级配碎石层及其他对比结构层的加铺层疲劳破坏试验,模拟了沥青加铺层荷载型及温度型反射裂缝的产生、发展过程。结果表明,级配碎石防裂效果最好,玻纤格栅和土工布的防裂效果次之,普通沥青混凝土加铺层防裂效果最差。

织物加筋沥青面层的足尺疲劳试验研究

土工织物作为一种新型道路建筑材料在道路工程中已得到了广泛的应用。其主要用途之一是路面加筋。织物与沥青混凝土复合成加筋沥青混凝土面层具有更优良的疲劳特性和更高的抗永久变形能力。通过对织物加筋沥青面层作为加铺层时抗反射裂缝的疲劳性能足尺试验研究，

水泥混凝土路面沥青加铺层足尺疲劳破坏试验

车辆荷载及温度变化是引起水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝的主要原因。在室内理想条件下应用大型反射裂缝疲劳试验台架进行不同加铺层结构疲劳破坏的对比试验:采用水平位移的变化模拟水泥混凝土板因温度变化而产生的伸缩变形;采用竖向位移的变化模拟水泥混凝土板在汽车荷载作用下接缝两端引起的剪切变形。通过室内试验模拟,检验不同加铺层结构的防裂效果。

斜拉桥正交异性钢桥面板疲劳试验研究

以板桁斜拉桥的Q500qE正交异性钢桥面板作为研究对象,采用足尺节段模型疲劳试验和数值模拟的方法,对具有宽U肋的正交异性钢桥面板关键细节的疲劳性能进行研究.通过施加预应力的方法模拟桥面板的轴压力. 3个试验模型总计进行650万次变幅疲劳循环加载.研究结果表明,嵌补段焊缝初始裂纹以宏观长裂纹的方式出现在腹板下缘,荷载幅越大,初始裂纹越长;宽U肋嵌补段腹板和底板的裂纹扩展可以分为4个阶段,各阶段间有明显的分界点;裂纹扩展速度与裂纹扩展长度正相关;轴压力增大了嵌补段裂纹扩展速度;对设置了焊接垫板的宽U肋嵌补段的焊缝余高进行铲除并磨平处理可以提高焊缝细节的疲劳强度.推荐采用我国公路钢桥结构设计规范(JTG D64-2015)中110类细节疲劳强度设计宽U肋嵌补段对接接头焊缝.

列车循环荷载下完全装配式无砟轨道结构疲劳性能试验研究

为研究一种完全装配式无砟轨道结构在列车荷载作用下的疲劳性能,模拟循环列车荷载对其开展足尺疲劳加载试验。不同加载周期穿插梯度静载测试,获取轨道结构的变形、振动及力学演化情况。针对轨下胶垫和减振垫层,建立考虑疲劳加载周期效应的列车荷载-压缩量力学模型。研究结果表明:100万次加载后,扣件系统刚度和阻尼增大,加载位置处钢轨及轨道板竖向振动水平分别下降22.3%和9.3%。经300万次疲劳加载,轨下胶垫动、静态刚度分别增大7.3%和12.1%,减振垫层动态和静态刚度增加幅度均小于15%。底座短板加速度非线性增加约21.5%,减振垫层维持70%的振动衰减率。轨道板纵向静态应变最大增加10.3%,底座短板整体应变水平较小,动应变最大增加幅度小于7%。试验中轨道结构无表观微裂纹产生。

闭口肋轻型组合桥面板疲劳性能研究

以洞庭湖二桥闭口肋轻型组合桥面板为对象,研究了焊接疲劳开裂细节,并引入热点应力法计算得到其应力幅值。对比分析后发现,与横梁相关的疲劳细节仍然有较高的应力幅值。针对国内外规范中典型横梁闭口肋开孔形式以及不同横梁厚度,开展有限元分析,从而进一步优化各疲劳细节的受力状态。数值分析结果表明:与传统钢桥面板相比,闭口肋轻型组合桥面板能大大降低各典型疲劳细节的应力幅值,降幅可达23.2%~86.1%;Eourcode3规范推荐的铁路桥梁孔型较优;横梁厚度的变化能大大改善横梁处相关疲劳细节的应力水平。足尺模型疲劳试验表明,洞庭湖二桥横梁圆弧过渡处疲劳细节强度满足设计要求;通过对STC层与钢顶板之间三种不同黏结方式的分析表明,界面黏结性的增强能改善轻型组合结构的受力性能。

聚酯纤维改性Superpave的应用研究

针对聚合物纤维改性Superpave混合料特点,通过不同剂量聚酯纤维改性Superpave沥青混合料的马歇尔试验、水稳定性和高温动稳定度试验,综合工程经济性,确定合适的纤维剂量为1.5‰.足尺疲劳试验和低温弯曲试验结果表明:聚合物纤维改性Superpave沥青混合料具有很强的低温抗裂性和抗反射裂缝能力,聚酯纤维改性Superpave混合料适宜于铺筑在旧路罩面中.最后,提出了合理的施工工艺;渗水性试验表明:这类混合料应加强施工压实.

钢-UHPC组合桥面板中焊接栓钉的疲劳性能及设计布置方法

钢-超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)组合桥面板中焊接栓钉在实现UHPC层协助正交异性钢桥面板受力进而缓解疲劳开裂方面发挥着重要作用。为探究组合桥面板中栓钉的疲劳性能,开展了钢-UHPC组合桥面板足尺节段梁式疲劳试验,揭示了栓钉的疲劳破坏模态。基于梁式疲劳试验结果,分别采用线性回归法及考虑溜号样本影响的极大似然法建立了栓钉抗剪S-N曲线,并与UHPC层中栓钉推出疲劳试验的S-N曲线进行了对比。探讨了现有设计规范中栓钉抗剪S-N曲线与所建立的S-N曲线的差异。针对混凝土材料性能对栓钉疲劳性能的影响,提出了可量化该影响因素的栓钉抗剪统一的S-N曲线。研究结果表明:疲劳破坏发生在栓钉-钢顶板焊接热影响区附近;破坏模态可分为单一型模态及复合型模态,破坏模态不受混凝土材料性能、试验方法(梁式试验或推出试验)及栓钉几何尺寸的影响。基于极大似然法具有95%存活率的S-N曲线略高于线性回归法,且2种方法200万次疲劳寿命对应的抗剪疲劳强度分别为162、158 MPa,远高于推出疲劳试验值103 MPa。现有设计规范在应用于钢-UHPC组合桥面板栓钉的设计时过于保守。根据栓钉抗剪统一的S-N曲线得到的200万次疲劳寿命对应的抗剪疲劳强度与试验值的偏差在10%以内,证明了该曲线具有较好的预测精度。此外,基于组合作用及栓钉抗疲劳2个控制条件,提出了钢-混组合桥面板中栓钉的设计布置方法;该方法可考虑U肋几何尺寸、横隔板间距及混凝土力学性能的影响,并给出了计算实例。