滨州黄河公路大桥桥面铺装研究

【摘要】： 滨州黄河公路大桥是目前黄河上唯一一座大跨径三塔斜拉桥,结构受力复杂,沿线交通量大,载重车辆多,所处地区夏季炎热多雨、冬季寒冷,对桥面铺装层性能要求高,桥面铺装质量的好坏直接影响到行车的安全性、舒适性和桥梁使用的耐久性。本文采用现场调查、理论分析、试验研究和施工工艺与质量技术指标控制相结合的方法,对滨州黄河公路大桥面铺装进行了系统的研究。 首先,本文在广泛分析国内外桥面铺装已有研究成果的基础上,提出了滨州黄河大桥桥面铺装的研究内容、方法以及技术路线。 其次,在广泛调查了桥面铺装损坏类型及损坏原因的基础上,提出了如何避免类似损坏类型出现的措施。并运用三维有限元方法计算了桥面铺装层在静态车辆荷载不同作用位置下的拉应力(应变)、铺装层内和层间剪应力,确定了桥面铺装层体系受力最不利的荷载位置。通过比较不同厚度与模量条件下铺装层的受力状态,提出合理的厚度与模量范围。将汽车荷载简化为移动均布荷载,分析在不同速度条件下对铺装层内最大应力的影响规律,和在刹车状态下不同水平力系数对铺装层不同深度的水平剪应力的影响规律。通过分析计算结果,确定沥青铺装层和防水粘结层材料设计的拉应力、剪应力控制指标。 第三,通过室内试验,系统研究了纤维增强沥青混凝土、SMA和防水粘结层的各项力学性能与路用性能。通过铺装层材料性能比较,选择合适的铺装层材料;并采用复合梁模型试验比较不同铺装层结构组合的疲劳寿命,评价各种铺装层结构的整体抗疲劳破坏能力,确定桥面铺装上下结构层的合理厚度、防水粘结层材料与合理结构组合。 第四,本文对铺装层生产配合比设计、施工机械组合、工程质量控制要点等进行了系统的研究,提出施工沥青铺装层时振动压路机对桥梁结构的安全性影响很小,可以正常使用振动压路机;并提出了保证桥面铺装层各层达到质量指标要求的施工指导意见。 本论文研究表明,采用高剂量SBS改性沥青作为防水粘结层,SMA-13与纤维增强改进AC-20型沥青混凝土作为铺装层,可以保证滨州黄河大桥桥面沥青混凝土铺装的抗车辙能力、抗水损害能力、抗疲劳能力、界面粘结能力,使桥面使用寿命延长,能够避免桥面铺装的早期破坏问题。本文也为今后系统研究大跨径预应力混凝土桥梁桥面铺装结构形式提供了理论参考和实践支持。