水泥混凝土桥面铺装材料与结构研究

论文摘要

随着我国高等级公路向山岭、重丘地区的延伸,桥梁在公路中所占的比例不断增加。桥面铺装作为桥梁结构的重要组成部分,起着保护桥梁和承担路面功能的作用,其质量好坏直接影响到车辆行驶的安全性、舒适性和桥梁结构的耐久性。本研究以十堰至天水高速公路茶镇互通M匝道桥为依托,对水泥混凝土桥面铺装体系进行了系统的研究。论文采用ABAQUS有限元软件建立了桥面铺装体系三维有限元模型,分析了桥面铺装层不同厚度、模量组合以及上、下层模量组合对桥面铺装体系受力的影响规律,提出桥面铺装结构与材料组合设计的控制指标和优选原则,指出倒装结构和常规结构各自的适用范围。通过室内试验,系统研究了六种沥青混合料的各项力学性能与路用性能；通过铺装层材料技术性能的比较,结合桥面铺装力学分析结果,初步确定桥面铺装上下结构层的合理结构组合。研发了用于粘结层室内试验和现场检测的扭剪仪、拉拔仪；并通过扭剪试验、拉拔试验对橡胶沥青同步碎石粘结层的性能影响因素进行研究,确定了粘结层的最佳撒铺量,分析了温度、沥青混合料对粘结层层间抗剪性能的影响。最后,通过实体工程试验段的铺筑和性能检测,验证了桥面铺装结构力学分析和室内试验的合理性,总结了桥面铺装的施工工艺。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 桥面铺装结构研究概况
• 1.2.2 桥面铺装材料研究概况
• 1.2.3 防水粘结层研究概况
• 1.3 主要研究内容及技术路线
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第二章 水泥混凝土桥面铺装结构受力分析
• 2.1 桥面铺装计算模型
• 2.1.1 几何模型
• 2.1.2 基本假定
• 2.1.3 计算参数
• 2.1.4 荷载模型
• 2.1.5 单元与网格划分
• 2.2 受力结果分析
• 2.2.1 铺装层厚度、模量对铺装层应力的影响
• 2.2.2 上、下铺装层不同模量组合对铺装层应力的影响
• 2.3 本章小结
• 第三章 铺装层沥青混合料技术性能研究
• 3.1 原材料性质
• 3.1.1 集料
• 3.1.2 沥青
• 3.1.3 填料
• 3.1.4 纤维
• 3.2 桥面铺装层沥青混合料级配优化设计
• 3.2.1 密级配沥青混合料设计
• 3.2.2 体积法沥青混合料设计
• 3.3 铺装层沥青混合料技术性能试验研究
• 3.3.1 高温稳定性试验
• 3.3.2 低温抗裂性能试验
• 3.3.3 水稳定性试验
• 3.3.4 疲劳性能试验
• 3.3.5 抗压回弹模量试验
• 3.4 铺装层材料的优选
• 3.5 本章小结
• 第四章 粘结层性能研究
• 4.1 概述
• 4.2 粘结层试验评价方法
• 4.2.1 试验方法简述
• 4.2.2 扭剪试验
• 4.2.3 拉拔试验
• 4.3 试验材料及配合比
• 4.3.1 沥青混合料
• 4.3.2 水泥混凝土
• 4.3.3 同步碎石封层
• 4.4 粘结层性能影响因素研究
• 4.4.1 沥青洒布量
• 4.4.2 碎石覆盖率
• 4.4.3 碎石粒径
• 4.4.4 混合料类型
• 4.4.5 温度
• 4.5 本章小结
• 第五章 试验路铺筑与施工工艺
• 5.1 试验路工程概况
• 5.2 试验路混合料配合比设计
• 5.2.1 原材料技术性质
• 5.2.2 目标配合比设计
• 5.2.3 生产配合比设计
• 5.2.4 生产配合比验证
• 5.3 桥面铺装施工工艺
• 5.3.1 桥面处理
• 5.3.2 粘结层施工
• 5.3.3 铺装层沥青混合料施工
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 研究主要结论
• 进一步研究设想
• 参考文献
• 附录
• 致谢