寒冷地区桥梁桥面防水技术研究

论文摘要

我国目前还没有统一的有关寒冷地区桥面防水层的设计、试验、施工方面的规范,在选择、使用防水材料时盲目性大,无法根据不同实际情况来操作,导致桥面防水措施不当、质量控制无章可循。为此,需要对桥面防水材料进行试验研究,以便能够提出反映桥面防水材料实际性能的试验方法和合理的评价指标。通过对几种防水材料室内物理力学、路用性能及抗施工损伤性能的试验研究表明,热铺型胶粉改性沥青加碎石桥面防水材料具有比其他类型的防水材料更好的物理力学特性、路用性能和低温适应性,因此更适用于寒冷地区的混凝土桥梁桥面应用。高分子聚合物橡塑共混型桥面防水材料由于其价格优势和较好的低温适用性能适用于冷区及温区。以实体工程桥面铺装结构为依托,对沥青混凝土桥面铺装结构的材料非线性特性进行理论计算分析,利用线弹性力学原理,建立了含防水层在内的桥面铺装体系受力性能分析的有限元模型,并进行了参数敏感性分析。提出桥面防水的一般要求、桥面防水部位、桥面防水层结构厚度设计及桥面铺装层厚度设计的原则,并根据桥梁在荷载作用下铺装结构受力特性分析结果,给出适宜于北方寒冷地区的热铺型胶粉改性沥青加碎石桥面防水层和高分子聚合物橡塑共混型桥面防水层及相应的桥面铺装层厚度推荐值,为今后寒冷地区的桥面防水层及铺装层设计提供依据。在大量试验研究的基础上,结合实体工程试验研究,针对适宜于寒冷地区混凝土桥梁的热铺型胶粉改性沥青加碎石桥面防水和高分子聚合物橡塑共混型桥面防水给出了相应的施工设备、施工工艺及施工控制、检测指标和标准。不仅为寒冷地区混凝土桥梁桥面防水技术的研究提供了第一手基础资料和依据,也可为桥面防水类似工程借鉴。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 概述
• 1.1 国内外研究现状及主要存在的问题
• 1.1.1 国内外研究现状
• 1.1.2 主要存在的问题
• 1.2 桥面防水工程调研与分析
• 1.2.1 主要调研路段的桥面防水使用情况分析
• 1.2.2 设计单位的设计方案调研
• 1.2.3 调研的主要结论
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 关键技术路线
• 第2章 桥面防水材料性能试验研究
• 2.1 概述
• 2.2 桥面防水材料物理性能试验
• 2.2.1 耐热性能
• 2.2.2 低温性能
• 2.2.3 耐酸碱性能
• 2.2.4 抗老化性能
• 2.3 桥面防水材料路用性能试验
• 2.3.1 不透水性能
• 2.3.2 抗剪性能
• 2.3.3 拉伸性能
• 2.3.4 粘结性能
• 2.4 桥面防水材料抗施工损伤性能试验
• 2.4.1 抗刺破性能
• 2.5 寒冷地区桥面防水材料性能要求
• 2.6 本章小结
• 第3章 冷地区混凝土桥梁防水层界面力学性能有限元分析
• 3.1 概述
• 3.1.1 实体试验工程简介
• 3.1.2 ABAQUS软件简介
• 3.2 沥青混凝土铺装结构弹性力学分析
• 3.2.1 计算假定
• 3.2.2 计算参数的选取
• 3.2.3 计算荷载
• 3.2.4 桥面铺装结构弹性力学分析
• 3.3 计算参数对界面剪应力的影响分析
• 3.3.1 荷载作用位置及桥梁支撑方式的影响
• 3.3.2 防水材料弹性模量和泊松比的影响
• 3.3.3 防水层厚度的影响
• 3.3.4 沥青混凝土弹性模量和泊松比的影响
• 3.3.5 沥青混凝土铺装层厚度的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 寒冷地区混凝土桥梁桥面防水设计方法
• 4.1 桥梁防水常用措施及材料
• 4.1.1 桥面防排水对策
• 4.1.2 防水层材料简介
• 4.2 桥梁防水材料试验及性能指标
• 4.3 桥梁防水层及桥面铺装的设计计算
• 4.3.1 桥梁防水设计的一般要求
• 4.3.2 桥梁防水设计部位
• 4.3.3 结构设计
• 4.3.4 推荐结构层
• 4.4 本章小结
• 第5章 实体试验工程
• 5.1 依托工程概况及试验目的
• 5.1.1 二道河中桥
• 5.1.2 教来河大桥
• 5.1.3 实体工程试验目的及拟解决的关键问题
• 5.1.4 研究方法、技术路线
• 5.2 实体试验工程实施方案设计
• 5.2.1 二道河中桥试验方案
• 5.2.2 教来河大桥试验方案
• 5.2.3 设计方案可行性分析
• 5.3 室内材料试验
• 5.3.1 胶粉改性沥青防水材料
• 5.3.2 高分子聚合物橡塑共混型防水材料
• 5.4 实体试验工程的实施
• 5.4.1 二道河中桥桥面防水施工方法
• 5.4.2 教来河大桥桥面防水施工方法
• 5.5 实体试验工程检测内容及方法
• 5.6 实体试验工程桥面防水效果分析评价
• 5.6.1 二道河中桥桥面防水效果分析
• 5.6.2 教来河大桥桥面防水效果分析
• 5.7 成本比较及社会经济效益评价
• 5.7.1 建设成本分析
• 5.7.2 养护成本分析
• 5.7.3 间接经济效益分析
• 5.7.4 社会效益分析
• 5.7.5 综合效益分析
• 5.8 本章小结
• 第6章 寒冷地区混凝土桥梁桥面防水施工技术研究
• 6.1 胶粉改性沥青桥面防水材料
• 6.1.1 防水层施工设备
• 6.1.2 防水层施工技术
• 6.1.3 防水层施工控制、检测指标及标准
• 6.2 高分子聚合物橡塑共混型桥面防水材料
• 6.2.1 防水层施工设备
• 6.2.2 防水层施工技术
• 6.2.3 防水层施工控制、检测指标及标准
• 6.3 本章小结
• 第7章 主要研究结论与建议
• 7.1 寒冷地区混凝土桥梁桥面防水材料性能试验研究
• 7.2 寒冷地区混凝土桥梁桥面防水层界面力学分析
• 7.3 寒冷地区混凝土桥梁桥面防水设计
• 7.4 寒冷地区混凝土桥梁桥面防水施工技术
• 7.5 创新点
• 7.6 进一步的研究方向
• 参考文献
• 致谢