桥面铺装排水联结层设计与性能评价

发布时间：2017-06-13 20:06

  本文关键词：桥面铺装排水联结层设计与性能评价，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：根据国内外高速公路所做的调查,沥青铺装层的施工过程中容易出现离析现象,局部空隙率过大的现象由此出现。由于沥青铺装层局部空隙率过大,雨水将下渗至沥青铺装层内部,甚至可能会渗入水泥混凝土桥面结构中,使钢筋面临锈蚀的风险,威胁桥梁结构安全性。另外,架立于空中是桥梁结构区别于路面结构的重要特点,因此桥梁结构受地面温度的影响较小,其上下表面都充分与大气接触,能频繁地与空气进行热量交换。夏天在强烈的阳光照射下,梁体吸收热量,桥面温度远高于空气温度。调查表明,高温季节由于桥面辐射加热作用,沥青铺装层内部相同深度处的温度比路基段沥青路面高出5℃~10℃。因此,桥面铺装体系在行车荷载、雨水和温度的耦合作用下层间粘结丧失导致沥青铺装层频繁出现坑槽、推移、车辙等病害现象。现国内桥面铺装工程主要通过提高材料性能、调整施工工艺来提高桥面铺装耐久性与使用性能,而用优质的材料和好的施工方法往往意味着工程成本的提高,这使工程经费成为了桥面铺装质量的瓶颈。为解决此矛盾,本文从桥面铺装结构的方向进行了研究,提出了设有排水联结层的下层排水式桥面铺装结构。本文在借鉴国外研究经验的基础上,设计薄层大空隙排水式沥青混合料,用作桥面排水联结层。结构如下:在水泥混凝土桥面调平层上铺筑一层防水层,大空隙排水式沥青混合料排水联结层设置在防水层之上,其上再铺筑AC-13沥青混合料。本文采用CAVF法设计大空隙排水式沥青混合料排水联结层,并通过对不同种类岩石的试验比选出适合的材料,提出排水联结层材料性能标准。并通过一种评价混合料的结构类型方法检验所设计的沥青混合料的嵌挤性。本文通过室内试验初步评价设计混合料功能性指标。评价内容包括:观测混合料在不同加载时长下渗水系数的变化;通过室内试验初步预估排水联结层的隔温性能。本文通过室内试验研究排水联结层与水泥混凝土桥面的粘结性能。采用对称层间剪切试验评价排水联结层与混凝土桥面间的剪切性能,通过正交试验方法组织试验,比选出最优的防水层铺筑方案。最后,本文在提出排水联结层的设计方法与材料性能指标的基础上,通过总结分析下层排水式桥面铺装结构的各项室内试验性能,验证了排水联结层的可行性,并推荐一套评价排水联结层性能的方法,可为以后的桥面铺装施工设计提供参考与指导。
【关键词】：桥面铺装 ABAQUS数值模拟 排水联结层 大空隙开级配沥青混合料 CAVF法 正交试验法 层间剪切试验
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U443.33
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究概况13-17
• 1.2.1 国外研究状况13-15
• 1.2.2 国内研究状况15-16
• 1.2.3 排水式沥青路面研究现状16-17
• 1.3 主要研究思路和研究内容17-19
• 1.3.1 下层排水式桥面铺装结构设计与力学数值模拟研究17
• 1.3.2 排水联结层设计17-18
• 1.3.3 桥面铺装排水联结层功能性能评价18
• 1.3.4 排水联结层与桥面的层间粘结性能评价18
• 1.3.5 本文主要研究思路逻辑18-19
• 1.4 本章小结19-20
• 第二章 桥面铺装排水联结层结构设计与数值模拟20-38
• 2.1 铺装结构设计20-24
• 2.1.1 下层排水式桥面铺装结构设计20-21
• 2.1.2 防水层21-23
• 2.1.3 排水系统设计23-24
• 2.2 下层排水式桥面铺装车载作用下数值模拟24-36
• 2.2.1 ABAQUS有限元分析软件24-25
• 2.2.2 模型建立25-27
• 2.2.3 计算结果汇总27-34
• 2.2.4 计算结果分析34-36
• 2.3 本章小结36-38
• 第三章 排水式沥青混合料设计38-55
• 3.1 CAVF法的概述40-41
• 3.1.1 CAVF法简介40
• 3.1.2 CAVF法原理40-41
• 3.2 基于CAVF法的OFGC沥青混合料级配设计41-51
• 3.2.1 石灰岩级配设计41-46
• 3.2.2 辉绿岩级配设计46-48
• 3.2.3 配合比设计48-51
• 3.3 沥青混合料结构类型判断51-53
• 3.3.1 传统判断沥青混合料结构类型的方法51-52
• 3.3.2 判断沥青混合料结构类型的改进方法52
• 3.3.3 两种石料成型试件结构类型判断52-53
• 3.4 本章小结53-55
• 第四章 排水式沥青混合料功能性能评价55-66
• 4.1 重复荷载后排水性能评价55-57
• 4.1.1 重复荷载后排水性能评价实验设计55
• 4.1.2 搓揉试验装置55-56
• 4.1.3 排水性能试验56-57
• 4.2 排水联结层隔热降温性能57-64
• 4.2.1 隔热降温机理分析58-59
• 4.2.2 沥青混合料导热性能试验设计59-61
• 4.2.3 沥青混合料隔热性能试验61-64
• 4.3 本章小结64-66
• 第五章 排水联结层与桥面的层间粘结性能评价66-76
• 5.1 层间粘结性能评价试验研究现状66-67
• 5.2 对称层间剪切试验67-75
• 5.2.1 对称层间剪切试验原理67-70
• 5.2.2 试验设计70-71
• 5.2.3 层间剪切试验结果分析71-75
• 5.3 本章小结75-76
• 第六章 结论与展望76-79
• 6.1 本文主要结论76-77
• 6.2 主要创新点77
• 6.3 研究展望77-79
• 参考文献79-83
• 攻读博士/硕士学位期间取得的研究成果83-84
• 致谢84-85
• 附表85

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