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层间粘结性能及其对历青铺装层的受力影响

层间粘结性能及其对历青铺装层的受力影响

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作者：王飞宇西南交通大学

学位级别：硕士

随着我国经济的迅速增长,交通事业也随之迅猛发展,全国各地根据交通需要,兴建了大量桥梁设施,对交通运营的安全顺畅发挥了重要作用。然而,随着桥梁使用时间的增长,大量的桥面结构病害频发,严重的影响着桥梁的使用性能与安全,造成了极大... 详细信息

随着我国经济的迅速增长,交通事业也随之迅猛发展,全国各地根据交通需要,兴建了大量桥梁设施,对交通运营的安全顺畅发挥了重要作用。然而,随着桥梁使用时间的增长,大量的桥面结构病害频发,严重的影响着桥梁的使用性能与安全,造成了极大的经济损失。因此研究者们针对桥面铺装体系进行了大量的研究工作,同时也取得了许多显著的研究成果。但研究重点主要集中在铺装层材料的选择、混合料的优化、结构的组合等方面,关于桥面铺装体系层间结合的研究较少。而现在广泛使用的桥面铺装体系为多层层状结构体系,因此对于如何保证桥面多层结构体系形成一个紧密的整体,是目前亟待解决的重要问题的之一。本文首先分别从室内试验与数值模拟两方面,针对桥面铺装体系中的粘层与防水粘结层结合问题进行了一系列的研究工作。首先通过室内拉拔、直剪、斜剪试验,研究了不同粘结材料、不同温度以及不同铺装结构分别对粘层与防水粘结层结合性能的影响情况。研究结果表明,粘结材料种类、工况温度、铺装结构类型等因素均会对粘层与防水粘结层的层间界面抵抗破坏能力产生显著影响,良好的层间结合性能不是性能优异的铺装结构与粘结力强的粘结材料的叠加,而是良好的铺装结构与粘层材料的最优组合。对于三种不同的粘层材料,材料A更适合于沥青与水泥混凝土层间的粘结(文中的结构二),材料B更适合于沥青混凝土层间的粘结(文中的结构一),普通乳化沥青既不适合结构一也不适合结构二;三种不同的防水粘结层材料中,材料C综合性能最优,材料D与材料E性能难以保证,需慎重使用。其次依据大型通用有限元软件ABAQUS建立了桥面结构体系模型,根据模型模拟了行车荷载作用于完整的桥面铺装体系上时,铺装体系中各层间界面产生的应力大小情况。文中针对粘层与防水粘结层的分别选取了 5种不同接触状态,根据25种不同工况组合的计算结果,探讨了在相同行车荷载作用下,随着层间界面接触状态的改变,各层间界面力学响应的变化规律。研究结果表明,不同的层间接触状态下层间界面的力学响应具有明显差别。粘层摩擦系数的增加,有利于减小粘层界面的剪切与弯拉应力;但只有当防水粘结层摩擦系数较小时,才有利于减小防水粘结层界面的剪切应力,只有当防水粘结层摩擦系数较大时,才有利于减小防水粘结层界面的弯拉应力。防水粘结层摩擦系数的增加,有利于减小粘层界面的弯拉应力,但只有当粘层摩擦系数较大时,才有利于减小粘层界面的剪切应力;防水粘结层界面则是剪切应力先减小后增大,而弯拉应力呈线性减小。

关键词：桥面铺装层间粘结拉拔性能直剪性能斜剪性能剪切应力弯拉应力

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