植石混凝土桥面沥青铺装层间抗剪性能研究

为了研究植石水泥混凝土桥面板与沥青铺装层层间抗剪性能,采用传统的刻槽、毛面、光面界面类型桥面铺装试件作为对比,测试了0,0.7,1.4MPa这3个竖向荷载作用下,不同界面类型试件的层间极限抗剪强度;分析了0.7MPa竖向荷载作用下,不同界面类型试件层间剪应力与剪切位移的关系;研究了温度、水以及冻融循环作用对不同界面类型试件层间抗剪性能的影响,并进一步针对植石界面类型试件,分析了AC-13C,AC-20C与SMA-13沥青铺装层对其层间抗剪性能的影响.结果表明:与另外3种界面类型试件相比,植石界面类型试件具有较大的内摩阻角和黏聚力,其层间极限抗剪强度达到1.0MPa以上,并且残余抗剪强度达到了极限抗剪强度的80%;植石界面类型试件对环境中温度和水的敏感性较低,在冻融循环作用下其层间极限抗剪强度衰减幅度最小;沥青铺装层材料组成对植石界面类型试件的层间抗剪强度具有显著影响,AC-20C和SMA-13沥青铺装层试件的层间抗剪性能优于AC-13C沥青铺装层试件.     

界面处理对预制UHPC与现浇NC界面抗剪性能的影响

对未处理和经喷砂、凿毛、切槽界面处理后的预制超高性能混凝土（UHPC）与现浇普通混凝土（NC）组合试件进行双面剪切试验，记录加载过程中的剪切荷载与界面滑移，通过剪切荷载-界面滑移曲线分析不同界面处理方式对组合试件抗剪性能的影响.结果表明：界面处理显著提高了预制UHPC与现浇NC组合试件的界面抗剪性能；不同界面处理方式下组合试件的破坏模式主要分为3种；采用边长18 mm正方形钢丝网格凿毛处理的组合试件界面抗剪强度与抗剪刚度均最大，其界面抗剪强度为未处理界面试件的4.69倍；凿毛与切槽处理使组合试件拥有较好的界面抗剪性能，表现为延性破坏；界面粗糙度相近但界面处理方式不同的组合试件抗剪性能表现出明显差异；各组试件界面抗剪强度与抗剪刚度变化趋势大致相同.     

水泥混凝土桥面铺装层间界面剪切性能试验研究

为减少推移、拥包、铺装层脱落等桥面铺装剪切破坏,建立了足尺力学实体模型,利用有限元软件ANSYS分析了桥面铺装体系内的剪应力分布状况,然后针对层间界面这一薄弱环节,利用直剪试验对层间界面剪切性能进行了深入研究。试验结果表明:双SMA倒装结构(上面层SMA-16/下面层SMA-13)在层间抗剪强度上具有较为明显的优势;溶剂型黏结剂与SBS改性沥青和水性沥青基涂料相比,具有较好的抗剪性能;在浸水和冻融试验条件下,3种界面的抗剪强度存在显著差异,刷毛>凿点>刻槽;试验条件对层间界面的抗剪强度有十分重要的影响:抗剪强度干燥状态时>冻融状态时>浸水状态时;在不施加正压力的情况下,下界面层间抗剪强度:公称最大粒径较小的混合料>较粗的混合料。     

钢桥面注浆式OGFC混合料铺装层剪切性能研究

以注浆式OGFC混合料为钢桥面铺装层,以改善传统钢桥面沥青混合料铺装层易出现推移、拥包、剥离等问题。并通过对钢桥面注浆式OGFC混合料铺装层进行层间抗剪性能和界面抗剪性能测试,研究了钢桥面注浆式OGFC混合料的剪切性能。试验结果表明,注浆式OGFC混合料具有良好的稳定性,且与传统的沥青混合料铺装材料相比,具有较好的层间抗剪性能和界面抗剪性能,可以满足钢桥面的使用。     

钢-UHPC组合板环氧黏结界面抗剪与抗拉性能试验

文章以预制UHPC板与钢板采用环氧树脂黏结剂连接的组合结构为对象,开展了连接界面抗剪与抗拉的试验研究。试验结果表明,试件中的环氧树脂黏结剂和UHPC材料本身均保持完好;破坏位置,抗剪试件为黏结剂与钢板交界面,抗拉试件为黏结剂与UHPC的交接面;破坏性质为脆性,交接面出现滑移或分离后快速丧失承载力。抗剪强度受黏结面积影响不大,实测值平均值2.59MPa,抗剪强度设计值为1.36MPa。抗拉强度与黏结面积有关,当试件尺寸由160mm增大至200mm,实测值分别为2.74MPa和1.86MPa,降幅超过30%,抗拉强度设计值为0.78MPa。UHPC中钢纤维掺量在1%～2%范围内对抗拉黏结强度影响可忽略。建立了钢-UHPC组合板有限元模型进行受力分析。分析表明,在轮载作用下,黏结层以受剪为主,沿横桥向最为不利;最不利荷载工况的最大剪应力和竖向拉应力分别1.11MPa和0.15MPa,均低于黏结剂抗剪和抗拉强度设计值。根据试验和实例分析结果,考虑到黏结剂连接脆性破坏特性,建议重视胶结界面的处理,重点关注抗剪强度问题。     

玄武岩纤维沥青碎石封层性能及合理材料用量

通过板冲击、扫刷、拉拔和直剪试验,研究了玄武岩纤维沥青碎石封层(应力吸收层)的黏结性能.结果表明:乳化沥青用量和纤维用量对纤维沥青碎石封层的黏结性能具有较大影响,合理的纤维用量能起到很好的增黏作用,70mm长的玄武岩纤维和乳化沥青最佳用量分别为85g/m~2和1.9kg/m~2.通过板带直接拉伸、直剪和三点弯曲试验,进一步探讨了乳化沥青用量、纤维用量及其长度对纤维沥青碎石封层低温抗裂、层间黏结和抗反射裂缝性能的影响,验证了在最佳纤维和乳化沥青用量下,纤维沥青碎石封层试件的抗拉强度、抗剪强度及断裂能相较于不掺纤维试件分别提高约37.6%,28.0%和87.4%.     

聚氨酯类钢桥面铺装中防水粘结层抗剪性能研究

聚氨酯钢桥面铺装材料具有优异的综合路用性能,使用该材料有望解决传统沥青类钢桥面铺装材料在钢桥严苛的使用环境下耐久性差、使用寿命短等问题,但目前针对其适宜的防水粘结层材料的研究很少。因此,针对聚氨酯铺装层下的2种防水粘结层材料（聚氨酯胶粘剂、环氧树脂粘结剂）进行剪切强度试验,分析了结构的层间剪切性能在防水粘结剂涂覆量、防水粘结层材料、碎石撒布量和养生时间影响下的变化规律。研究结果表明,聚氨酯防水粘结层的抗剪切性能均显著优于环氧树脂防水粘结层,增加防水粘结剂的涂覆量可以增加界面的粘结面积,但防水粘结层过厚会导致抗剪强度在达到峰值后下降;防水粘结层在表干时成型的试件抗剪强度最好,未表干时最差;碎石撒布量也会影响防水粘结层的抗剪强度,故在满足施工条件的前提下,应尽量减小碎石撒布量。     

FRP加固混凝土界面抗剪性能试验

对CFRP加固的混凝土构件进行了界面静荷载下的抗剪性能试验。通过对15个混凝土试件试验结果的分析,得到了CFRP与混凝土界面的剪切粘结破坏过程、特点及界面强度。3种界面试件试验结果的比较表明:混凝土试件总体和界面附近用纤维增强的界面强度较高,提高的幅值分别约为10.6%和8.6%。     

不同温度下水泥混凝土桥面铺装结构抗剪性能研究

为研究不同温度下水泥混凝土桥面铺装结构的抗剪性能,采用ABAQUS有限元软件建立桥面铺装三维数值模型,分析不同温度影响下桥面铺装结构受剪状态,与水泥混凝土-防水粘结层-沥青混合料复合试件抗剪强度建立联系。结果表明：桥面铺装在车辆荷载紧急制动作用下,沥青面层所受纵向和横向剪应力随温度的升高而减小,调平层、沥青下面层与调平层层间结构所受纵向和横向剪应力随温度的升高而增大;涂膜类防水粘结层在安全温度范围内（<40℃）的抗剪强度要高于碎石封层类,但涂膜类防水粘结层对温度的敏感性大于碎石封层类;防水粘结层在危险温度范围内（>45℃）,车辆紧急制动不利于层间结构的稳定。     

栓钉连接对预制UHPC-现浇普通混凝土抗剪性能影响

为研究栓钉连接件对预制UHPC-现浇普通混凝土组合试件界面抗剪性能的影响,文中对光滑界面和不同栓钉连接件长度界面的组合试件进行双面剪切试验,记录加载过程中的剪切荷载与界面滑移,通过剪切荷载-滑移曲线分析栓钉连接件长度对组合试件抗剪性能的影响。研究结果表明,栓钉连接件显著提高预制UHPC-现浇普通混凝土组合试件界面抗剪强度。其中20mm栓钉露出长度界面的组合试件界面抗剪强度与抗剪刚度均最大,抗剪强度达到光滑界面的4.16倍。栓钉连接件组合试件表现为延性破坏。随着界面栓钉露出长度的增加,组合试件的界面抗剪强度与刚度均先上升再下降。为使用UHPC免拆模板进行界面处理提供参考。     

先浇UHPC-后浇普通混凝土气泡膜式结合面受剪性能试验研究

先浇UHPC-后浇普通混凝土气泡膜式结合面具有规模化应用于预制UHPC-普通混凝土组合构件的潜力。为研究先浇UHPC-后浇普通混凝土气泡膜式结合面的受剪性能,考虑气泡直径25 mm以下的三种气泡膜结合面规格、有无销栓钢筋作用的影响,设计并制作了6个先浇UHPC-后浇普通混凝土气泡膜式结合面试件、2个现浇对比试件及2个光面式结合面试件,开展受剪性能试验研究,比较了试件的破坏形态、荷载-位移曲线和抗剪强度等,提出了先浇UHPC-后浇普通混凝土气泡膜式结合面受剪承载力计算式。结果表明：先浇UHPC-后浇普通混凝土气泡膜式结合面破坏主要发生于普通混凝土一侧,大尺度气泡膜（气泡直径25 mm）形成的结合面受剪承载力相对较高,建议的受剪承载力计算式基本可用于评估气泡直径在25 mm以下的先浇UHPC-后浇普通混凝土气泡膜结合面的受剪承载力。     

Field investigation of ultra-high performance concrete shear key in an adjacent box-girder bridge

Adjacent box girders are widely used in short to intermediate span bridges in several states because they make bridges quick and easy to build. However, the strength and serviceability of this type of bridge can frequently be compromised by the reductions in efficiency of load transfer and shear resistance due to joint degradation at the shear keys. Because of its superior mechanical properties and improved durability, ultra-high performance concrete (UHPC) has been proposed as an alternative grout material to eliminate shear key degradation. In this project, a single-span adjacent box-girder bridge was instrumented and monitored to investigate the performance of the UHPC shear keys under truck loads. The parameters of primary importance to shear key performance were identified from the response data. A finite element (FE) model of the bridge was developed to evaluate the efficiency of the load transfer mechanism at the UHPC joints. The UHPC shear key and transverse shear reinforcement bars fully transferred the load through the joints due to high bond strength of UHPC. The maximum relative displacement for all load cases was 0.151?mm (0.00594 in.) insufficient to cause damage to the UHPC shear key interface.     

UHPC键齿湿接缝直剪试验及湿接缝直剪承载力统一公式

为得到UHPC键齿湿接缝的直剪受力性能及直剪承载力统一公式,开展17个UHPC试件的直剪推出试验,考察键齿形状、侧向应力等对UHPC键齿湿接缝直剪破坏模式、裂纹发展情况、直剪强度以及剪切滑移性能的影响,并结合前期24个UHPC整体浇筑试件和24个UHPC平(湿)接缝试件的试验结果对UHPC界面直剪承载力计算方法进行研究。结果表明：UHPC键齿接缝试件的剪切破坏过程可分为线弹性阶段、裂纹发展阶段、破坏阶段和残余应力阶段;各键齿接缝直剪破坏界面与剪切界面几乎重合;梯形(键齿夹角113°)、矩形、倒梯形(键齿夹角65°)等三种键齿形式的直剪性能基本相同,为方便施工,工程中键齿宜选用梯形;键齿接缝试件的初裂强度、峰值强度提升值(相对于平接缝)与整体试件相应强度提升值之比远小于两者剪切面的整体面积之比;无侧向应力下,UHPC键齿接缝试件的剪切刚度和峰值强度均大于平接缝试件,逊于整体试件,且差距较大;键齿接缝试件峰值强度为整体试件的52.5%;在5MPa侧向应力下,平接缝试件与各键齿接缝试件剪切刚度已差别不大,峰值强度差值变小;键齿接缝试件的峰裂比(峰值强度与初裂强度之比)为1.173～1.319;键齿接缝试件的剪切刚度、延性系数、初裂强度、峰值强度及剪切滑移能力均随着侧向应力的增大而增大;UHPC湿接缝试件初裂强度和峰值强度随侧向应力的增长规律符合库伦准则,其摩擦系数可取1.26。最后,建立物理意义明确、形式简单、精度较高的可适用于未配抗剪钢筋UHPC整体界面、平湿接缝界面和键齿湿接缝界面的直剪承载力计算统一公式。     

含小型粗骨料UHPC板抗弯性能研究

研制新型的含小型粗骨料UHPC板,提升传统大跨径组合梁斜拉桥普通混凝土桥面板的抗弯性能。通过对含小型粗骨料UHPC进行基本材料性能研究,以及对含小型粗骨料UHPC板试件进行抗弯试验,材性试验探究含小型粗骨料UHPC材料的本构关系、弹性模量和终凝后的干燥自收缩等,发现在UHPC中添加小型粗骨料后,UHPC在抗压性能方面得到提高,减小终凝后的干燥自收缩,但会降低一定的抗弯拉强度和韧性;含小型粗骨料UHPC板试件的抗弯试验探究了试件的荷载 挠度关系与弯矩 最大裂缝宽度关系。发现UHPC板试件具有较高的开裂强度,结构破坏呈现出多裂缝发展。抗弯试验、有限元分析和承载力公式计算结果表明：含小型粗骨料UHPC板具有较好的抗弯、抗裂性能,但计算承载能力时应充分考虑添加小型粗骨料后对结构拉伸性能降低的影响。     

基于综合性能的桥面铺装防水黏结层灰靶决策

针对混凝土桥桥面铺装防水黏结层材料的合理选择问题,采用能表征其真实工作状态的路用性能测试方法,对4种常用的防水黏结层材料进行了路用性能测试,并结合经济指标,利用混合型多指标灰靶决策模型对桥面铺装防水黏结层材料进行了优选.结果表明:温度和水是影响防水黏结层材料黏结强度的重要因素,二者耦合作用时,影响更为显著;防水黏结层材料的设置可以显著提高铺装结构的疲劳寿命,使用SBS改性沥青的组合结构抗疲劳性能最优;SBS改性沥青同步碎石防水黏结层材料的灰靶决策综合效用最优,推荐其作为混凝土桥桥面铺装防水黏结层材料.     

钢 超薄UHPC轻型组合桥面短钢筋连接件#br# 抗剪性能研究

为解决钢-超薄UHPC轻型组合桥面板由于UHPC层过薄而难以采用常规剪力连接件的问题,提出一种新型剪力连接件 短钢筋连接件。通过静力推出试验以及疲劳推出试验对短钢筋连接件的抗剪性能进行初步研究。静力推出试验结果表明：①该试验存在焊缝剪断和UHPC局部破坏(短钢筋拔出)两种破坏模式;②短钢筋连接件承载力随着焊缝长度增加而提高;③短钢筋连接件抗剪承载力高于栓钉,略低于钢筋网焊接件。疲劳推出试验结果表明：80MPa剪应力幅下,3个试件疲劳寿命分别为194.2、271.0、195.8万次,去掉最大值,剩余两者平均疲劳寿命为195万次,略低于规范相应的200万次。通过Miner-Palmgren线性累积损伤理论对不同应力幅下的疲劳次数转化,可得200万次疲劳下的剪应力幅为79.6MPa。仿真结果表明：在纵横向间距200mm×200mm布置方式下,两类疲劳细节(连接件位置与钢顶板位置)均能够满足抗剪疲劳设计要求。文章研究成果可为今后实桥应用提供理论依据。     

Performance of steel bridge deck pavement structure with ultra high performance concrete based on resin bonding

This research investigated a pavement system on steel bridge decks that use epoxy resin (EP) bonded ultra-high performance concrete (UHPC). Through FEM analysis and static and dynamic bending fatigue tests of the composite structure, the influences of the interface of the pavement layer, reinforcement, and different paving materials on the structural performance were compared and analyzed. The results show that the resin bonded UHPC pavement structure can reduce the weld strain in the steel plate by about 32% and the relative deflection between ribs by about 52% under standard axial load conditions compared to traditional pavements. The EP bonding layer can nearly double the drawing strength of the pavement interface from 1.3 MPa, and improve the bending resistance of the UHPC structure on steel bridge decks by about 50%; the bending resistance of reinforced UHPC structures is twice that of unreinforced UHPC structure, and the dynamic deflection of the UHPC pavement structure increases exponentially with increasing fatigue load. The fatigue life is about 1.2 × 10⁷ cycles under a fixed force of 9 kN and a dynamic deflection of 0.35 mm, which meets the requirements for fatigue performance of pavements on steel bridge decks under traffic conditions of large flow and heavy load.     

钢-UHPC组合桥面板分段浇筑矩形接缝的轴拉性能

钢-UHPC(ultra-high performance concrete)组合桥面板中UHPC分段浇筑接缝导致局部的抗拉性能下降,可能引发严重的耐久性及安全问题。以实际工程中的组合桥面板UHPC矩形接缝为对象开展抗拉性能试验研究和理论分析。通过对组合桥面板接缝试件进行轴拉试验,考察了配筋率对矩形接缝区域抗裂性能的影响,揭示了矩形接缝的抗裂机理,探讨了接缝界面的黏结性能。试验结果表明：接缝开裂始于角隅处,接缝区域UHPC裂缝发展不明显,且接缝断裂面相对平整,属于脆性破坏。矩形接缝的抗裂机理分为横边抗裂与纵边抗脱离。接缝的抗裂能力取决于新旧UHPC界面的黏结强度,且接缝在轴拉状态下的界面黏结强度为3. 6～4. 7MPa。根据试验结果,对于处于轴拉状态下的UHPC矩形接缝,在按接缝不开裂或控制开裂宽度小于0.05mm进行设计时,构件的名义拉应力应分别低于3.5MPa或6.0MPa。此外,针对UHPC轴拉本构模型,基于能量等效原理及UHPC塑性简化模型,提出了UHPC软化段的等效残余抗拉强度,进而推导了配筋UHPC轴拉构件的主裂缝间距计算公式及接缝与UHPC主裂缝间距计算公式。对比试验结果,推导的主裂缝间距公式具有较好的精度,以期为实际工程应用提供理论参考。     

超高性能混凝土-普通混凝土界面抗剪性能试验研究

力学性能和耐久性优异的超高性能混凝土(UHPC)非常适用于损伤普通混凝土(NC)结构的修复加固,其中UHPC-NC界面的抗剪性能对确保良好的加固效果至关重要.论文通过7组抗剪推出试验,评估NC表面光滑、凿毛、露筋、刻槽、钻孔和植筋等UHPC-NC界面的抗剪性能和破坏模式;并利用斜剪试验,探讨UHPC龄期、NC基体湿润度...     

高粘度沥青SMA钢桥面铺装面层性能研究与应用

介绍高粘度沥青SMA钢桥面铺装层的设计,同时采用新的铺装形式,改变沥青混合料与钢板的直接接触方式,通过AMP-100二阶反应型桥面防水粘结层与高粘沥青碎石封层相结合的方式,使SMA铺装层的抗高温车辙能力、抗裂性、界面抗剪切强度均得到了显著提高,该方案已成功运用于某道路拓宽改造工程的跨铁路桥面铺装.