橡胶集料混凝土桥面铺装粘结性能研究

论文摘要

橡胶集料混凝土是目前国内外学者研究的一种新型混凝土,具有低弹模、大变形、能量耗散多及优良的抗裂性能。这些性能符合桥面铺装结构层对材料的要求,而目前传统桥面铺装材料,如沥青混凝土和水泥混凝土材料等,都存在一定的缺陷,使桥面铺装层成为整个桥面结构的薄弱环节,进而影响到整个桥梁结构的工作性能和耐久性。所以把橡胶集料混凝土应用于桥面铺装,是其工程方面的新的应用。本文首先通过试验得到了橡胶集料混凝土和普通混凝土之间的剪切粘结强度,其中橡胶的掺量包括0、5%、12.5%,结果表明:随着橡胶的掺量的增加,剪切粘结强度逐渐增大,达到峰值后再逐渐减小,到12.5%的时候甚至低于普通混凝土。其次,分析了桥面铺装的受力特点,采用必要的假设,简化铺装层计算模式,推导出了结构层和铺装层的力学公式。继而从力学角度出发得到结论:(1)桥面铺装层的破坏与层间粘结力密切相关。(2)铺装层裂缝间距与材料无关,而裂缝大小与材料有关。最后,利用有限元软件ANSYS对不同铺装层材料,不同接触强度,在静载和动载条件的结构应力位移和层间剪应力进行分析。结果表明:(1)铺装层弹性模量减小,结构挠度增大。(2)层间剪应力跟铺装层材料密切相关,采用橡胶集料混凝土使层间剪应力变小。(3)铺装层钢筋应力跟材料有关,采用橡胶集料混凝土相同节点钢筋应力较大。(4)剪切粘结性能直接影响铺装层和桥面板的受力,工程中要采取措施提高剪切粘结能力。(5)接触刚度FKN取0.1和1,结果相差在6%以内,可以取较小值提高计算效率。因此,可以初步判断,采用橡胶集料混凝土做桥面铺装层材料,桥面系统受力更加合理。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 桥面铺装概述
• 1.1.1 沥青混凝土材料
• 1.1.2 水泥混凝土材料
• 1.1.3 新型材料
• 1.1.4 橡胶集料混凝土
• 1.2 橡胶集料混凝土简介
• 1.3 橡胶集料混凝土在国内外的研究和应用现状
• 1.3.1 国外对橡胶集料混凝土的研究
• 1.3.2 国内对橡胶集料混凝土的研究
• 1.3.3 橡胶集料混凝土的工程应用状况
• 1.4 本文主要内容和研究意义
• 1.4.1 目的和意义
• 1.4.2 主要内容
• 1.4.3 研究方法
• 第二章 试验分析
• 2.1 混凝土粘结试验方法
• 2.1.1 抗拉粘结试验
• 2.1.2 抗剪粘结试验
• 2.1.3 界面处理方法
• 2.1.4 本文所用方法
• 2.2 试验用材料及性能
• 2.2.1 橡胶集料
• 2.2.2 水泥
• 2.2.3 粉煤灰
• 2.2.4 减水剂
• 2.2.5 试验用水
• 2.2.6 集料
• 2.3 试验方案设计
• 2.3.1 配合比设计
• 2.3.2 剪切试验方法
• 2.4 试验数据整理
• 2.4.1 抗压强度
• 2.4.2 剪切强度
• 2.5 试验结果分析
• 第三章 计算分析
• 3.1 桥面铺装层受力过程
• 3.2 桥面铺装层的受力特征
• 3.3 桥面铺装受力简化和假定
• 3.4 桥面铺装的受力分析
• 3.4.1 梁板体
• 3.4.2 铺装层
• 3.4.3 层间力
• 3.4.4 一些讨论
• 3.5 算例
• 第四章 有限元分析
• 4.1 有限元基本假定
• 4.2 计算模型
• 4.3 有限元分析模型
• 4.3.1 单元的选用
• 4.3.2 单元特性
• 4.3.3 单元大小
• 4.4 荷载及基本参数确定
• 4.5 材料属性
• 4.6 网划分图
• 4.7 节点约束图
• 第五章 计算结果及数据整理
• 5.1 基本数据
• 5.2 数据分析
• 5.3 本章小结
• 5.4 附图
• 第六章 结论和展望
• 6.1 本文主要结论
• 6.2 研究对工程的指导意义
• 6.3 研究建议
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢