文档介绍：长安大学
硕士学位论文
水泥混凝土桥梁桥面铺装计算分析和设计研究
姓名:徐勤武
申请学位级别:硕士
专业:道路与铁道工程
指导教师:王虎;胡长顺
20040101
摘要桥面铺装是一种特殊的路面结构,它起着保护桥梁和承担路面功能的作用。合理的铺装结构和铺装厚度对于提高桥面铺装层的使用寿命和提高铺装层行驶质量至关重要。本文采用有限元方法,分别对于水泥混凝土桥梁沥青混凝土铺装和水泥混凝土铺装,根据不同类型桥梁结构型式,进行了汽车荷载应力和温度应力分析,探讨不同桥梁的铺装层结构的受力规律。基于桥面铺装层的破坏特征,对于沥青混凝土铺装重点分析了层问剪应力和层问法向拉拔力,对于水泥混凝土铺装主要分析铺装层顶面拉应力和层间剪应力和法向拉拔力。对于桥面防水层进行了数值模拟,主要分析防水层适应桥梁变形产生的拉应力。根据铺装结构破坏特征,,并提出防水层厚度设计的原则。关键词:沥青混凝土铺装水泥混凝土铺装防水层桥梁形式拉应力层问剪应力层问法向拉拔力
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第一章绪论问题的提出伴随着我国交通事业的蓬勃发展,公路桥梁的数量也同益增加,逐渐完善的公路网在地区经济发展过程中发挥了重要的作用。但是,繁重的交通量也使得许多交通设施出现了程度不同的早期破损状况。在我国,为数众多的桥梁在远未达到设计寿命时,就出现了钢筋锈蚀、混凝土松散、结构强度下降等病害现象,使得桥梁的稳定性和安全性均受到了影响,不仅对乘客的安全造成威胁,也使桥梁的运营效益有所下降。通过现场调查分析发现,这类现象的主要原因是桥面铺装发生破坏后外界水分渗入桥面混凝土内产生水分侵蚀导致,可见桥面铺装的重要作用。桥面铺装是一种特殊的路面结构。它不但需要承担汽车荷载的直接作用,还受到桥梁上部结构的约束,起着保护桥梁主体和为行车提供舒适、安全的路面功能作用。所以桥面铺装不但需要具有抵抗外界荷载和桥梁变形的能力,还需具有平整性、抗滑耐磨耗性等特点。另外,桥面铺装还应具有良好的防水效果,从而保证雨水不会通过铺装层渗透到桥面板而侵蚀桥梁上部结构。国内外常见的桥面铺装有柔性铺装で嗷炷和刚性铺装嗷炷两种,为发挥防水和加强层间粘结的作用一般在柔性铺装中设置防水层。课题组对重庆、广西、新疆、甘肃和陕西等省市进行桥面铺装使用情况进行了调查,具体调查高等级道路桥梁的结构形式、桥面铺装结构形式、铺装层厚度、铺装层材料技术性能要求、防水层的设置情况、粘结层材料厚度和类型以及桥面防排水措施以及铺装病害等方面。分析桥面铺装破坏原因,与地区气候、桥面铺装结构、桥梁结构以及铺装材料等多种因素有关。气候影响因素水泥混凝土桥面铺装层与气候有关的主要病害有裂缝、表面裂纹和层状剥落,温差越大其裂缝宽度越宽。而沥青混凝上钢装与温度有关的破坏包括裂缝、车辙、推移、松散和坑槽等形式,在多雨潮湿地区水损害是一个比较突出的问题。桥梁结构影响因素
梁式体系桥是各级公路城市道路应用最多的桥梁结构形式,也是桥面铺装病害问题出的最多的一种桥型。这些桥梁的桥面铺装首先在桥梁结构的特殊部位产生破坏。比如桥面的连续部位和肋板顶,梁和梁之间的衔接处等。不同桥梁结构型式桥面铺装破坏的主要病害类型见表和表。桥梁结构梁式桥拱桥刚架桥桥面铺装纵向裂缝、不规则裂缝、全桥向纵横向裂丌裂病害类型特殊部位碎裂缝、坑洞行车道轮迹处有全桥性纵向裂缝、腹拱顶破碎带铺装结构影响因素桥面铺装结构层一般分为防水层、垫层和铺装层,此外还需要较完善的排水系统,各结构层是相互影响的统一体。层间粘结很重要,如在施工中处理不当导致层间粘结不好很容易引起铺装结构破坏。铺装层厚度也要适当,如果厚度不足以抵抗桥梁变形和汽车荷载的作用也很容易导致层间失稳和铺装层本身破坏。水泥混凝土复合式铺装结构很容易在铺装上层出现病害。铺装材料影响因素水泥混凝土桥面铺装层产生横向裂缝、坑洞甚至很多微裂缝与水泥混凝土所用的材料也有关系,比如水泥和石料的质量,级配和含泥量等等。对于沥青混凝土铺装,在调查中发现对于牧で啾砻娲χ没蛘呙芗杜淞で嗷炷恋钠套都存在一定程度的破坏;采用的密级配沥青混凝土的铺装基本上没有发生较大的破坏,采用单层的丌级配抗滑表层或密级配沥青混凝土的而没有采用改性沥青的发生了不同程度的破坏。裂缝是桥面铺装常见的一种破坏形式,如果所用材料不足以抵抗桥梁结构变形或温缩变形,则桥面铺装将产生横向或纵向裂缝,在施工中如果沥青用量偏少或沥青混合料温度过高会降低沥青混凝士的抗变形能力;桥面铺装发生车辙和拥包,与混合料的性能也密切相关:桥面铺装的表卜卜嗷炷燎琶嫫套捌苹涤肭帕航峁沟墓叵表卜卜で嗷炷燎琶嫫套坝肭帕航峁沟墓叵开裂
国内外研究现状