钢桥面与环氧沥青铺装界面力学特性研究

发布时间：2020-07-12 16:29

【摘要】：大跨径钢桥通车以后,钢板和铺装层共同承担行车荷载和外界环境的作用,由于钢板和沥青混合料的强度、刚度、温缩变形等性质差异较大,两者界面容易产生应力集中和剪切破坏。为探究界面的受力与破坏特性,本文采用可模拟钢桥面铺装界面压-剪受力状态的SCIS直剪试验装置研究了钢桥面与环氧沥青铺装界面的力学特性。首先,设计了钢桥面与环氧沥青铺装界面的准静态剪切试验,通过试验分析了钢桥面与环氧沥青铺装界面的剪切-滑移机理、根据试验数据得出铺装界面的剪切强度、剪切模量、剪切-滑移能等参数,并基于Mohr-Coulomb强度理论提出钢桥面与环氧沥青铺装界面剪切强度包络线。其次,设计了钢桥面与环氧沥青铺装界面的动态剪切试验,探究了铺装界面在不同加载频率和试验温度下,界面的动态剪切模量和相位角,并根据时间-温度等效原理建立了铺装界面动态剪切模量主曲线,研究表明:铺装界面的动态剪切模量和相位角对温度和频率均有依赖性。不同温度下,铺装界面的动态剪切模量主曲线不相同,但铺装界面动态剪切模量主曲线的极大值和极小值基本上一致,为钢桥面铺装结构设计与分析提供了重要的结构参数。最后,采用内聚力模型模拟钢桥面与铺装界面,建立了钢板-粘结层-环氧沥青混合料的有限元模型,分析铺装界面的力学变化规律和应力分布规律,并与试验数据进行比较。研究结果表明:通过合理地选取力学模型和材料参数,内聚力模型可以有效地模拟界面的受力与变形特性。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U414
【图文】：

示意图,大跨径钢桥,钢桥面,铺装结构

１绪论逦硕士学位论文逡逑界面通常是受力的薄弱部位，在车辆作用下，环氧沥青混凝土和桥面板存在较逡逑大的剪力和推移变形，从而导致铺装界面发生剪切破坏，如图１．１所示。最后，逡逑大跨径钢桥所处环境更加恶劣，夏天钢桥面温度高达７０°Ｃ，同时受到车辆荷载、逡逑振动、风荷载、雨水侵蚀等作用，这就对钢桥面和环氧沥青铺装界面提出更高逡逑的要求。逡逑行车＜逡逑ｉ逦呡邋■逡逑沏青混凝土铺装逦邋？逦逡逑正交异性钢桥面板逦＿逦￣逡逑￣￣邋钢梁逦—逡逑人）方庙逦／逦￣0逡逑＾逦剪应力逦＾逡逑图１．１钢桥面与铺装界面示意图逡逑国内外工程界和学术界针对大跨径钢桥铺装结构做出大量试验和研究，但逡逑大多数都是利用拉拔试验和斜剪试验，不能反映出钢桥面与铺装界面受压力和逡逑剪力共同作用的受力状态，这是界面病害难以控制的重要原因之一。本文研究逡逑了钢桥面与环氧沥青铺装界面剪切特性，为大跨径钢桥面铺装结构设计提供理逡逑论依据。逡逑１．２国内外研宄现状逡逑沥青混合料和钢桥面板是两种不同的材料，通过粘结层将两者粘结成一个逡逑整体承受钢桥面上的行车荷载和外界环境作用。在两种材料的粘结部位必然形逡逑成一个界面

示意图,界面类型

裂缝类型,撕开型,裂缝,张开型

程控制的难度，根据材料的特性不同，可以将材料的断裂分为脆性断裂和幵性逡逑断裂；据材料的断裂机理不同，可以将其分为解理断裂和滑移断裂。根据裂缝逡逑的扩展形式不同通常可以分为张开型裂缝、剪切型裂缝和撕开型裂缝，如图１．邋４逡逑所示。逡逑－ｐ逦ｐ逡逑（ａ）张开型或ｉ型逦（６）剪切型或ｎ型逦（ｃ）撕开型或ｍ型逡逑图１．４三种裂缝类型逡逑６逡逑

【参考文献】