超高性能混凝土(UHPC)在钢桥面铺装的应用与分析

我国已建成的多座大跨径正交异性钢桥面桥梁多采用柔性铺装方式,容易出现钢结构疲劳开裂和铺装层开裂、拥包、脱层等病害,严重影响桥梁的通行能力及结构安全。随着新材料、新工艺的发展,超高性能混凝土(UHPC)得到推广与应用。通过对某在建UHPC组合桥面钢箱梁结构的有限元分析,进一步论述UHPC在钢桥面铺装中应用的优越性,研究结果可为其他工程应用提供参考。     

GFRP桥面铺装力学性能研究

GFRP桥面铺装是GFRP桥面板组合梁桥行车体系的重要组成部分。本文采用有限元分析软件对车辆荷载作用下GFRP桥面铺装层的应力分布情况进行了分析,得到了计算铺装层最大拉应力的控制荷位,并计算了在此荷位下GFRP桥面铺装层中的应力水平。研究了GFRP桥面铺装层中的应力、应变分布规律。根据分析结果,提出了大广高速6号跨线桥及类似GFRP桥面铺装的设计指标。     

基于木质集料混合料的钢桥面铺装研究

从木质集料的优势性能出发,通过性能试验和数值模拟对木质集料混合料在钢桥面铺装的应用进行分析。将木质集料用于钢桥面铺装,不仅为木质废弃物处理提供了重要的思路,而且对道路工程的再利用环保可持续发展具有一定意义;通过对比常见桥面混合料铺装(SMA10+SMA13)和回收木质集料混合料铺装(木质集料混合料+SMA13)的性能,对木质集料混合料在钢桥面铺装中的应用提供重要指导。     

大跨径钢桥桥面铺装设计探析

由于钢桥面铺装所处位置及其受力的特殊性,使其设计施工思想和一般沥青路面及混凝土桥面铺装有着很大差异。普通的沥青路面设计指标、方法和规范不适用于钢桥面铺装,而我国目前还没有钢桥面铺装相关的技术规程和规范。尽管国内在工程实践中运用了多种铺装方案,但都还处在探索和改进阶段。     

钢管约束超高性能混凝土受压本构模型EI北大核心CSCD

为了研究钢管约束超高性能混凝土(UHPC)本构模型,对42根约束UHPC试件和3根无约束UHPC试件进行了轴心受压试验,考察了UHPC受约束后的破坏形态和应力-应变全曲线,分析了钢纤维掺量与长径比、聚丙烯纤维掺量与长径比以及钢管厚度对应力-应变全曲线的影响规律。结果表明:钢管厚度为主要影响因素,可显著提高UHPC峰值应力与应变;混杂纤维能提高约束UHPC峰值应力与应变,其中,钢纤维掺量的影响较为明显,在聚丙烯纤维掺量适宜时,随钢纤维掺量增加,约束UHPC峰值应力增加,峰值应变先减小后增加。基于实测的约束UHPC应力-应变典型曲线,建立了相应的本构模型。     

钢桥面环氧树脂改性沥青铺装病害研究综述

钢桥面环氧树脂沥青铺装是国内外广泛应用的一种钢桥面铺装技术。钢桥面铺装的裂缝,车辙,和铺装层间的粘接问题等病害也影响钢桥面质量的重要因素。该文就环氧树脂改性沥青钢桥面铺装的常见病害种类及其形成的主要原因进行了初步总结,并提出了一些的解决方案。     

钢管约束超高性能混凝土受压本构模型

为了研究钢管约束超高性能混凝土(UHPC)本构模型,对42根约束UHPC试件和3根无约束UHPC试件进行了轴心受压试验,考察了UHPC受约束后的破坏形态和应力-应变全曲线,分析了钢纤维掺量与长径比、聚丙烯纤维掺量与长径比以及钢管厚度对应力-应变全曲线的影响规律。结果表明:钢管厚度为主要影响因素,可显著提高UHPC峰值应力与应变;混杂纤维能提高约束UHPC峰值应力与应变,其中,钢纤维掺量的影响较为明显,在聚丙烯纤维掺量适宜时,随钢纤维掺量增加,约束UHPC峰值应力增加,峰值应变先减小后增加。基于实测的约束UHPC应力-应变典型曲线,建立了相应的本构模型。     

PB型聚合物改性沥青桥面防水层施工技术

桥面防水层普遍应用于桥梁砼桥面调平层与沥青铺装层之间,其主要作用为:防止水分渗入桥面板内,腐蚀钢筋,威胁主梁安全;将铺装层与桥面板黏结成一个整体,充分发挥铺装层与桥面板的复合作用,改善桥面板与铺装层的受力情况;同时充当应力吸收层。本文以盐城项目北闸大桥桥面防水层施工为例,对防水层施工技术做了较为详细的介绍。     

钢筋混凝土早龄期约束收缩试验研究

针对现浇混凝土结构早期变形开裂问题,设计了适用于轴向配筋试件的刚性框架端部约束收缩试验装置,进行不同配筋率和不同钢筋布置方式下C30混凝土干燥约束收缩试验,并以素混凝土试件和配筋试件端部自由收缩试验作为对比.测试配筋试件和素混凝土试件收缩变形、约束荷载、内部相对湿度随龄期的发展变化.结果表明:端部自由情况下,配筋试件干燥收缩小于素混凝土试件,约束率随配筋率增加而增大;端部约束情况下,配筋试件约束荷载远小于素混凝土试件,仅为素混凝土试件的1/8 ～1/17;干燥收缩过程中混凝土内部相对湿度呈"3阶段"规律变化.研究结果为混凝土早期变形开裂及防裂措施的研究提供参考.     

季冻区中小跨径刚柔复合钢桥面铺装用防水粘结层材料性能研究

以敖卜互通主线桥开展季冻区中小跨径钢桥面铺装攻关研究为依托,选取水性环氧沥青(1#)、二阶反应性防水粘结剂(2#)及反应型防水粘结剂(3#)等防水粘结层材料,对季冻区中小跨径刚柔复合钢桥面铺装用防水粘结层材料性能进行了研究。研究结果表明:(1)三种材料均具有较好的施工和易性、高温稳定性及良好的耐盐耐碱腐蚀性;(2)40℃时1#样品温度敏感性最大,不宜用作夏季炎热区域钢桥面铺装防水粘结层材料;(3)3#样品温度敏感性最小,具有较好的抗冻性,能够更好地适应温差较大的地区;(4)2#及3#样品具有更好的低温柔韧性,对于季冻区钢桥面铺装具有更好的适用性;(5)经过综合比选,推荐采用性价比最高的3#样品,即反应型防水粘结剂作为刚柔复合式钢桥面铺装粘结层。     

嵌入式复材筋加固混凝土桥面板工作性能研究

为了研究表面嵌入式(Near Surface Mounted,简称"NSM")纤维复合筋(FRP筋)加固钢筋混凝土面板的工作性能,对该加固桥面板结构进行试验研究,并通过改变加固筋材类型和加固方式分析其对面板加固效果的影响。通过分析试验结果发现,嵌入式加固能有效提高桥面板承载力,减少面板板底开裂程度和挠度,增强面板刚度,但由于侧向约束刚度的作用筋材类型变化的影响较小。为了深入研究该加固桥面工作机理,对试验模型进行有限元模拟,数值模拟结果与试验结果对比吻合良好。此后采用该数值模型进行参数分析,深入研究混凝土强度、侧向刚度、跨高比、FRP筋弹性模量、加固率、配筋率等结构参数变化对加固桥面板承载性能的影响。参数研究结果表明:侧向刚度和配筋率增加能提高桥面板承载力,但加固效果减弱;桥面板承载力随混凝土强度、加固率和FRP筋弹性模量的增加而提高,但弹性模量变化对桥面承载力提高幅度较小;跨高比增加,桥面板承载力减小,但加固面板承载力提高幅度增长。试验研究和数值分析的结果表明,工程加固时应根据加固面板结构自身材料强度、约束刚度和配筋率选用合理的FRP筋类型和加固率,充分发挥加固材料的作用。     

陶瓷抛光废料制备UHPC的耐久性能试验研究

为探究陶瓷抛光废料(CPW)对超高性能混凝土(UHPC)耐久性能的影响,采用CPW分别取代部分水泥、粉煤灰和硅灰制备UHPC,主要研究了CPW对UHPC孔隙结构、力学性能、体积稳定性、抗氯离子渗透性能以及抗硫酸盐侵蚀性能的影响。结果表明,随着CPW分别取代水泥、粉煤灰、硅灰量的增加,UHPC的孔隙率增大,导致UHPC的抗氯离子渗透性能下降。CPW取代粉煤灰会增大UHPC的自收缩,而取代水泥和硅灰会减小UHPC的自收缩。CPW取代水泥会降低UHPC的抗压强度,但对硫酸盐侵蚀后UHPC的抗蚀系数和抗压强度有所提升;当CPW取代20%(质量分数)的水泥时,硫酸盐侵蚀90 d的UHPC的抗压强度达到最高。     

组合梁桥面铺装防水粘结层研究

本文通过分析组合梁桥面铺装防水粘结层的作用及一般要求,系统详细地对桥面铺装粘结层的各种材料进行相关试验并对比分析,得出防水材料各自的优缺点,提出我国现状桥面铺装粘结层防水材料试验指标规范的缺陷,为组合梁桥面铺装结构在设计使用期限内的使用性能和耐久性奠定理论基础。     

利用煅烧硅藻土制备高稳态超高性能混凝土基体研究

超高性能混凝土(UHPC)早期自收缩大,使结构存在收缩开裂风险,掺入天然多孔活性粉料以激发其火山灰和内养护协同效应可有效降低UHPC自收缩,改善基体体积稳定性。本文利用煅烧硅藻土以一定体积分数(3%、6%、9%)置换水泥制备UHPC基体,并对其新拌性能、力学性能、自收缩、耐久性能及孔结构与微观结构进行了系统评价。结果表明:掺入煅烧硅藻土能显著改善UHPC力学性能和体积稳定性,并进一步提升其耐久性能;掺入煅烧硅藻土UHPC基体孔结构得到优化,孔隙率降低,孔径细化;掺入煅烧硅藻土UHPC基体中C-S-H凝胶平均Ca/Si比下降,C-S-H(I)占比提高,水化产物结构及致密性改善。优化设计条件下,UHPC基体56 d抗压强度提高9%,56 d抗折强度提高18%,7 d自收缩下降29%,28 d快速氯离子迁移系数下降35%,28 d电通量下降27%。     

重庆地区大跨径钢桥桥面铺装病害分析及对策

对重庆主城区几座钢桥沥青混凝土铺装结构层的病害进行调研,结合该地区高温潮湿的气候条件和繁重的交通环境分析钢桥面典型病害的产生、发展和演变规律,以此提出了重庆地区大跨径钢桥面铺装的设计要求。     

偏高岭土对超高性能混凝土流变及纤维分布的影响EI北大核心CSCD

为研究相同流动度下偏高岭土对超高性能混凝土(UHPC)浆体流变性能和静置状态下纤维分布的影响规律,采用流变性能试验、结构重建速率测试和图像分析技术,探讨了偏高岭土对UHPC浆体流变性能的作用机理,并使用结构重建速率表征纤维分散情况。结果表明:流动度相同时,浆体的屈服应力基本相同;随着偏高岭土掺量的增加(5%~10%),UHPC浆体的表观黏度逐渐增加,但其流变特性无明显变化;掺入偏高岭土可以提升浆体的结构重建速率,但减水剂用量的增加会削弱这种提升效果;浆体结构重建速率与静置状态下UHPC中的纤维分散具有良好的相关性,结构重建速率越高,纤维分散越好。     

高吸水性树脂对超高性能混凝土性能的影响

本试验研究了不同种类SAP的使用对UHPC流动性、强度及自收缩的影响.试验结果表明,SAP的使用使UHPC流动度降低,流动度损失减缓;同时,如果选择适当粒径、掺量及吸水量的SAP,其掺入不会降低UHPC的抗压强度和抗折强度;另一方面,使用SAP后,UHPC的28 d自收缩明显降低,SAP是一种较理想的内部自养护材料.     

玄武岩短切纤维对环氧沥青及其混合料性能的影响

为了将环氧沥青混合料应用于高寒地区钢桥面铺装层,基于黏度试验、直接拉伸试验、贯入剪切试验研究玄武岩纤维对环氧沥青的增柔增韧作用,采用路用性能、疲劳性能试验与SEM试验研究了玄武岩纤维对环氧沥青混合料耐候性、抗裂性能与微观形貌的影响,并将玄武岩纤维改性环氧沥青混合料应用于高寒地区钢桥面铺装大中修工程.结果 表明,掺加玄武岩纤维显著改善了环氧沥青的柔韧性与变形特性,玄武岩纤维的加筋、阻裂和增韧作用,阻止或延缓了裂缝的产生与扩展,显著改善了重载、高温作用下环氧沥青混合料的抗车辙能力,显著改善了环氧沥青混合料的低温柔韧性与抗疲劳耐久性.实体工程应用表明,将6wt％玄武岩纤维改性沥青混凝土应用于高寒地区钢桥面铺装取得了良好使用效果.     

高强钢纤维混凝土收缩性能研究

研究通过试验探讨了钢纤维掺量、配筋率、约束筋表面形式、约束筋材料等因素对高强钢纤维混凝土收缩性能的影响.研究结果表明,提高混凝土中钢纤维的掺量能够降低高强钢纤维混凝土的自由收缩量.当约束筋材料相同时,高强钢纤维混凝土的收缩随着配筋率的提高而降低.钢筋的表面形式对高强钢纤维混凝土的收缩没有显著影响.在相同配筋率下,约束筋材料的弹性模量越低,对高强钢纤维混凝土收缩的抑制作用越弱.     

基于生命周期评价的UHPC碳排放控制潜力评估

近年来，超高性能混凝土(UHPC)得到了推广应用，但在UHPC生产过程中超量水泥消耗以及UHPC自身耐久性强、寿命长的特点，对UHPC的碳排放水平认识尚不清楚。因此，研究采用生命周期评价(LCA)方法构建了UHPC碳排放定量分析模型，对比分析钢-UHPC桥面板与常规钢-混桥面板结构在全生命周期内的碳排放。结果表明：虽然生产阶段UHPC的碳排放量约1 245.84 kg CO₂eq/m³,是普通混凝土的1.58倍，但从性能上来说，UHPC碳强度是普通混凝土的62.25%,是一种更绿色的建材；在整个生命周期内，与常规钢-混桥面板相比，钢-UHPC桥面板的年均碳排放量下降了35.76%,具有巨大的碳减排潜力，有助于基础设施的可持续性发展；钢-UHPC桥面板方案具有工程比选优势，经济性合理，同时其单位产值碳排放为0.89 t CO₂eq/万元，是常规钢-混桥面板的86.41%,具有更好的减碳效果。研究对结果的可靠性和碳减排措施进行了讨论，最后提出了有待进一步研究的内容。