鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝裂縫行為特性多尺度分析及修復(fù)效果評價.pdf

1、裂縫是鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝的主要病害形式，若得不到有效防治，裂縫會迅速擴(kuò)展，影響鋼橋面鋪裝的使用性能與壽命，造成不利的社會與經(jīng)濟(jì)影響。目前對鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝裂縫的主要處理方式還是照搬瀝青路面的處理方式，但鋼橋面鋪裝支撐結(jié)構(gòu)與瀝青路面支撐結(jié)構(gòu)存在本質(zhì)差別，這種處理方式并不成功。在此背景下，本文依托西部交通建設(shè)科技項目“鋼橋面瀝青鋪裝養(yǎng)護(hù)與維修技術(shù)研究”(2009318000086)，通過對鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝裂縫行為的結(jié)構(gòu)

2、多尺度分析與材料多尺度分析，明晰鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝的裂縫外部及內(nèi)部成因，在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝修復(fù)材料評價方法，研發(fā)適宜的裂縫修復(fù)材料并進(jìn)行評價，進(jìn)而提出修復(fù)效果評價方法。
　　 首先對鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土進(jìn)行了結(jié)構(gòu)多尺度分析，探索鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝裂縫形成的外因及其分布規(guī)律。通過對長江中下游地區(qū)的幾座大跨徑鋼橋的橋面鋪裝裂縫情況調(diào)研，總結(jié)了鋼橋面鋪裝裂縫行為的特點(diǎn)，依托潤揚(yáng)大橋南汊懸索橋，探索

3、橋梁結(jié)構(gòu)特性對橋面鋪裝裂縫分布規(guī)律的影響;采用遞階式結(jié)構(gòu)多尺度建模策略，分別通過混合單元法與子模型技術(shù)，建立了含整橋響應(yīng)的鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝系的高層次多尺度模型，并采用隨機(jī)荷載譜模擬了鋼橋面鋪裝的不平度帶來的動態(tài)沖擊效應(yīng)，通過對模型的動態(tài)分析確定了鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝的裂縫敏感性分布規(guī)律。研究成果有助于在鋼橋面鋪裝裂縫養(yǎng)護(hù)及修復(fù)中對裂縫進(jìn)行快速定位。
　　 其次對環(huán)氧瀝青混凝土材料的低溫斷裂行為進(jìn)行了材料多尺度分析，探

4、索鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝裂縫形成的內(nèi)因及其細(xì)觀裂紋形成與擴(kuò)展規(guī)律。采用低溫條件下環(huán)氧瀝青混凝土切口小梁試件的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)研究了環(huán)氧瀝青混凝土的裂縫行為，引入數(shù)字圖像相關(guān)處理技術(shù)，捕捉環(huán)氧瀝青混凝土的細(xì)觀裂紋啟裂與擴(kuò)展過程，探索了環(huán)氧瀝青瀝青混凝土的細(xì)觀裂紋形成及擴(kuò)展規(guī)律，計算了其細(xì)觀斷裂參數(shù)。同時通過虛擬斷裂試驗(yàn)，對低溫條件下環(huán)氧瀝青混凝土切口小梁的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬，與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果相互驗(yàn)證。采用擴(kuò)展有限元技術(shù)分析了環(huán)氧瀝青混

5、凝土在低溫條件下細(xì)觀裂紋啟裂、擴(kuò)展及失穩(wěn)的過程及其規(guī)律，計算了環(huán)氧瀝青瀝青混凝土的細(xì)觀斷裂參數(shù)與宏觀斷裂參數(shù)，并分析了環(huán)氧瀝青混凝土細(xì)觀斷裂參數(shù)與宏觀斷裂參數(shù)之間的區(qū)別與聯(lián)系。研究成果有助于判定環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝的裂縫發(fā)展?fàn)顟B(tài)，并為相應(yīng)的修復(fù)材料選取提供理論依據(jù)。
　　 在鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝裂縫成因及其規(guī)律分析的基礎(chǔ)上，研究了其修復(fù)材料的評價技術(shù)，研發(fā)了適宜的修復(fù)材料并進(jìn)行了評價。在裂縫成因及其規(guī)律分析的基礎(chǔ)上，通過修復(fù)材

6、料室內(nèi)試驗(yàn)與相關(guān)規(guī)程規(guī)定的總結(jié)，提出了鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝的裂縫修復(fù)材料的評價內(nèi)容、評價方法與評價指標(biāo);優(yōu)選修復(fù)材料原材料，通過調(diào)節(jié)添加劑性能與原材料配伍，研發(fā)了適用于鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝的裂縫修復(fù)材料;采用提出的修復(fù)材料評價方法對所研發(fā)的修復(fù)材料進(jìn)行了評價，給出了不同修復(fù)材料的適用范圍。
　　 最后定義了強(qiáng)度修復(fù)率與疲勞壽命修復(fù)率，并在此基礎(chǔ)上提出了室內(nèi)修復(fù)效果評價方法。采用環(huán)氧瀝青混凝土小梁試件的彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)與疲勞試