港珠澳大桥MA类浇注式沥青钢桥面铺装加速加载试验研究

发布时间：2020-10-24 12:09

　　 港珠澳大桥被誉为世纪超级工程,其桥面铺装耐久性的社会影响极其重大、政治性极为敏感。钢桥面铺装对铺装材料及结构提出很高的要求,MA类浇注式铺装材料是目前最先进的钢桥面铺装材料之一,其高温与疲劳性能是特别关注的路用性能要求。要检验材料耐久性能单纯室内试验尚不能做到万无一失,仅进行数值模拟也不具有足够的说服力,应用中难以决策。GMA(采用GA生产工艺拌合MA浇注式沥青混合料)是一种全新的MA工艺,用来解决港珠澳大桥项目钢桥面铺装工程规模巨大、施工期紧、质量严苛的要求;这种工艺尚无成功经验可循,为了保证大桥按期高质完工,需要在短时间内了解GMA的材料力学性能和长期路用性能。试验使用MLS66型加速加载设备,采用大型足尺模型加速加载试验,短时间加载(高温车辙试验1天,疲劳性能试验约20天)来模拟桥面铺装在设计年限内的车辆荷载和环境条件下的使用情况,对英国传统MA及改进后GMA两种不同桥面铺装材料结构体系进行对比研究,检验材料的高温性能和疲劳性能,为提出推荐的港珠澳大桥钢桥面铺装结构体系提供科学依据。桥面铺装疲劳破坏控制因素为表面横向拉应变,依据铺装表面最大横向拉应变相等的相似原理对疲劳加速加载试验模型进行详细设计,根据设计计算结果制作了大型足尺钢结构试验模型,按照MA铺装材料、配比及实际足尺厚度铺筑了模型铺装试验大型构件,并对模型的科学性、可靠性进行了充分的论证。通过两次桥面铺装疲劳试验性能加速加载试验分别验证了MA、GMA两种工艺的铺装材料能否满足抗疲劳性能的设计要求,详细介绍了加速加载疲劳试验的过程、监控以及数据处理。疲劳试验在最不利位置测定的回弹应变水平与加速加载疲劳试验的设计值基本一致,验证了加速加载疲劳试验模型的正确性、科学性。MA工艺桥面铺装体系与GMA工艺铺装体系分别经过200万次的疲劳性能加速加载试验后,均无疲劳裂缝出现,均能满足桥面铺装材料疲劳性能设计要求。在进行高温车辙加速加载试验时,考虑到桥面铺装主要承受车轮荷载的压应力与剪应力作用而发生变形,沥青铺装高温车辙主要取决于材料本身的性质,试验时需要有足够的刚度支撑,采用与实桥箱梁结构关键节段作为设计模型较为合理,此模型横肋间距以及各板件厚度基本与实桥模型一致,以满足高温车辙试验支撑条件。加速加载试验结果表明,改进的GA工艺生产的MA即GMA铺装结构高温性能可以达到甚至略优于英国传统工艺生产的MA铺装结构,同时GMA浇注式沥青混凝土的疲劳性能可以达到英国标准体系要求,GMA工艺有效地解决了实桥桥面铺装施工时的生产工效问题,实现了GMA铺装成套技术国产化目标。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U443.33
【部分图文】：

华南理工大学博士学位论文隧道宽度采用 2×14.25m、净高采用 5.1m，全线桥涵设计汽车荷载等级采用公路 Ⅰ级，同时应满足香港《Structuredesignmanualforhighwaysandrailways》中规定的活载要求，大桥的设计使用寿命 120 年，抗震设防为 8 度（地震烈度），抗 16 级台风。港珠澳大桥是集桥、岛、隧为一体的超大型跨海通道，是我国交通建设史上技术最复杂、环保要求最高、建设要求及技术标准最高的工程之一。港珠澳大桥项目总平面布置见图 1-1。

图 1-2 闭口劲肋正交异性板钢桥面铺装结构方案介绍析，港珠澳大桥钢桥面铺装设计参数[35]初步确定见表 表 1-1 港珠澳大桥钢桥面铺装的主要设计参数项目 内容计算行车速度 100km/h车辆荷载等级 公路-Ⅰ级通量（累计标准轴载） 1140 万次/车道（中设计标准轴载 BZZ-100青铺装层使用温度范围 0~60℃使用年限 15 年大桥钢桥面铺装方案首要原则为：充分借鉴相邻地区香桥的成熟的铺装技术。另外，在确定桥面铺装方案时，

华南理工大学博士学位论文最终根据港珠澳大桥钢桥面铺装运行交通荷载、温度环境要求，考虑港珠澳大桥工程特点、施工条件、工期要求，结合典型铺装方案比较分析、相邻地区成熟的技术，港珠澳大桥钢桥面铺装推荐方案为浇注式沥青+SMA 方案[36]，具体见图 1-3、表 1-2 所示。
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本文编号：2854444