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大型钢桥面铺装用环氧沥青混合料的疲劳性能研究

作　者: 张付军
导　师: 彭良；周建普
学　校: 中南大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: 钢桥面铺装 环氧沥青混合料 疲劳性能 小梁弯曲试验
分类号: U444
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本文基于对大型钢桥铺装层的受力有限元分析,得出铺装层的最大拉应力(拉应变)出现在铺装层表面的结论。铺装层的最大横向拉应力出现在横隔板附近的梯形加劲肋肋顶和纵隔板顶区域,最大纵向拉应力出现在横隔板顶部,因此横隔板附近容易同时出现纵向和横向裂缝,纵隔板顶部易产生纵向裂缝。环氧沥青结合料有其特殊性,本文通过拉拔试验、粘度试验和紫外线老化试验确定了环氧沥青的耐老化性能,为环氧混合料的疲劳性能提供支撑。鉴于环氧沥青的特殊性,本文通过试验对比了应力控制和应变控制两种方式的小梁弯曲疲劳试验,设计出适合环氧沥青混合料的疲劳试验夹具,分析两种控制方法对疲劳性能检测的精确性,并提出了根据后场实验室检测和路面检测的可行性建议。结合混合料的疲劳性能,根据钢桥面铺装的破坏表现形式,分析了环氧沥青混合料的疲劳损坏机理,找到影响环氧沥青混合料抗水损害性能的几大关键影响因素——空隙率、摊铺等待时间、环氧树脂掺量、结合料用量,应用我国沥青混合料设计方法,对这几个因素进行了定量的分析。随着空隙率的增大,环氧沥青混合料的疲劳性能在降低,空隙率为3%时疲劳寿命最长；60min摊铺等待时间疲劳寿命最大；试验用环氧沥青结合料中A与B组分用量之比为1：5.2时疲劳寿命最高；随着用油量的增大,环氧沥青混合料的绝对疲劳次数增大,环氧沥青结合料含量在6.5%时疲劳寿命最佳。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章 绪论  9-17
  1.1 课题的研究背景和意义  9-10
  1.2 国内外的研究概况  10-15
    1.2.1 环氧沥青与混合料研究与应用概况  10-14
    1.2.2 沥青混合料疲劳性能研究现状  14-15
  1.3 本文主要研究内容与技术线路图  15-17
    1.3.1 研究主要内容  15-16
    1.3.2 研究技术线路  16-17
第二章 有限元法分析钢桥面铺装层受力特征及疲劳破坏形式  17-23
  2.1 常见钢桥面铺装层疲劳破坏形式和原因分析  17-18
    2.1.1 鼓包  17
    2.1.2 开裂  17-18
  2.2 南京长江三桥桥面铺装受力分析  18-20
    2.2.1 铺装层内部的最大拉应力(拉应变)  18-19
    2.2.2 铺装层与钢桥面板的层间剪应力分析  19
    2.2.3 铺装层表面最大弯沉分析  19-20
  2.3 铺装厚度与横隔板间距的影响  20-22
    2.3.1 铺装厚度对铺装层受力特性的影响  20
    2.3.2 横隔板间距改变对铺装层受力影响  20-22
  2.4 本章小结  22-23
第三章 钢桥面环氧沥青胶结料性能试验研究  23-31
  3.1 拉拔强度试验  23-25
    3.1.1 试验步骤与仪器介绍  23-24
    3.1.2 试验结果  24-25
  3.2 初凝时间  25-27
  3.3 紫外线老化试验  27-29
    3.3.1 影响紫外线光老化速度的主要因素  27
    3.3.2 强紫外线光老化时间的确定  27-28
    3.3.3 试验步骤、方法与仪器  28-29
    3.3.4 试验结果  29
  3.4 本章小结  29-31
第四章 环氧沥青钢桥面铺装层疲劳性能试验研究  31-44
  4.1 常用疲劳试验方法介绍  31-33
  4.2 混合料设计  33-35
    4.2.1 级配  33-34
    4.2.2 油石比  34-35
  4.3 小梁弯曲疲劳试验条件  35-36
    4.3.1 试验温度  35
    4.3.2 加载时间与频率  35-36
    4.3.3 加载波形  36
    4.3.4 加载水平  36
  4.4 两种控制模式的对比  36-43
    4.4.1 试验参数计算方法  36-37
    4.4.2 两种控制模式疲劳试验过程  37-41
    4.4.3 两种疲劳试验数据分析  41-43
  4.5 本章小结  43-44
第五章 环氧沥青钢桥面铺装层疲劳性能影响因素分析  44-52
  5.1 空隙率的影响  44-45
  5.2 摊铺等待时间的影响  45-47
  5.3 环氧树脂掺量的影响  47-49
  5.4 用油量的影响  49-51
  5.5 本章小结  51-52
第六章 钢桥面环氧沥青混合料铺装应用研究  52-56
  6.1 原材料储存与检验  52
  6.2 环氧沥青混合料配合比设计  52
  6.3 钢桥面防腐涂装  52-53
  6.4 粘结层施工  53
  6.5 钢桥面环氧沥青混凝土铺装施工  53-55
  6.6 养护  55-56
第七章 结论与展望  56-58
  7.1 结论  56-57
  7.2 本文创新之处  57
  7.3 需进一步开展的研究工作  57-58
参考文献  58-61
致谢  61-62
攻读硕士期间论文发表情况及科研情况  62

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 桥梁建筑材料
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