【摘 要】
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北京房山务滋村大桥是一座大跨径简支钢箱梁桥,其铺装层拟采用一种新型的聚合物混凝土桥面铺装材料。防水粘结层是钢桥面铺装结构形成有机整体的关键,其材料选择与铺装层类型密切相关。聚合物混凝土作为一种新型钢桥面铺装材料,各项性能均优于传统沥青基材料,但若防水粘结层选择不当,易使桥面发生层间破坏,严重影响铺装层使用寿命。基于此,本文结合该桥的结构特点与交通、气候条件进行了层间力学响应分析,提出层间强度控制指
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北京房山务滋村大桥是一座大跨径简支钢箱梁桥,其铺装层拟采用一种新型的聚合物混凝土桥面铺装材料。防水粘结层是钢桥面铺装结构形成有机整体的关键,其材料选择与铺装层类型密切相关。聚合物混凝土作为一种新型钢桥面铺装材料,各项性能均优于传统沥青基材料,但若防水粘结层选择不当,易使桥面发生层间破坏,严重影响铺装层使用寿命。基于此,本文结合该桥的结构特点与交通、气候条件进行了层间力学响应分析,提出层间强度控制指标,并通过室内试验评价了典型粘结材料层间力学性能,推荐了适宜的粘结层材料。首先,利用ABAQUS软件建立北京市房山区务滋村大桥的三维有限元模型,进一步分析发现全桥层间应力最不利荷载位置出现在腹板区域,常温（25oC）下层间最大拉应力为0.97MPa、剪应力为0.91MPa;根据《公路钢桥面铺装设计与施工技术规范》（JTG/T3364-02—2019）中的计算方法,并依据桥梁所属线路的公路等级系数和交通荷载等级修正系数,确定目标桥梁常温下层间拉拔强度指标为1.87MPa,抗剪强度指标为1.73MPa;通过正交试验分析了层间接触状况、水平力系数、温度与铺装层厚度对层间应力的影响,各因素对剪应力影响的显著性排序为:层间接触状况>水平力系数>厚度>温度,对拉应力影响的显著性排序为:铺装层厚度>层间接触状况>温度>水平力系数。然后通过马歇尔试验方法确定了PC-13型聚合物混凝土最佳胶石比为7.0%;测定了不同温度下三种粘层材料（GW-SL911M单组分聚合物、0807聚氨酯胶黏剂、环氧树脂）的表干时间,其中0807聚氨酯胶黏剂表干时间过长,不符合层间技术要求,不再作为备选粘层材料;通过45°剪切试验和拉拔试验对层间结构强度进行了系统的研究,分析了摊铺时机与集料撒布、涂覆防锈漆等层间处治措施对于层间强度的影响,确定了GW-SL911M单组分聚合物粘层最佳涂覆量为0.64kg/m2,环氧树脂最佳涂覆量为0.62kg/m2。最后研究了温度变化和冻融循环、温度老化、紫外光等不同老化条件对两种粘层材料层间强度的影响,温度的升高使层间剪切、拉拔强度明显降低,但聚合物粘层较环氧树脂具有较低的温度敏感性;聚合物粘层抗温度老化与抗冻融性能均优于环氧树脂粘层,紫外光因无法透过铺装层作用于防水粘结层,因此对层间强度几乎无影响;通过剪切疲劳试验研究了应力水平及冻融循环次数对两种粘层材料疲劳性能的影响,随着剪切应力与冻融次数的增加,粘层疲劳寿命都相应下降,但聚合物粘层疲劳寿命始终高于环氧树脂粘层。因此,本文推荐的务滋村大桥防水粘结层材料顺序为:GW-SL911M单组分聚合物、环氧树脂。
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