《钢桥面铺装材料粘弹性及疲劳损伤特征的试验研究.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢桥面铺装材料粘弹性及疲劳损伤特征的试验研究.pdf（5页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、收稿日期!#$作者简介徐伟（%&$），男，吉林长春人，助理研究员，主要从事道路与桥梁工程研究工作。钢桥面铺装材料粘弹性及疲劳损伤特征的试验研究徐伟，张肖宁（华南理工大学，广东 广州(%#)%）摘要对环氧沥青混凝土、*+*改性沥青*,-及./012345 沥青混凝土等钢桥面铺装材料进行了试验比较分析，分别对材料的弯拉模量、滞后角等参数和疲劳性能进行了试验研究，试验分析表明环氧沥青混凝土的粘弹性及疲劳性能与普通沥青混凝土具有显著差异，环氧沥青混凝土表现出较显著的弹性特点，疲劳性能表现出非线性特征，并分析了环氧沥青混凝土性能优化设计问题。关键词环氧沥青混凝土；粘弹特征；疲劳性能；试验研究中图分类号6
2、)%#7!%文献标识码-文章编号%!%!(（!#）)%$!#$%&$()*+,)-./)0$1&234$+*2)&3 50*%*3)$%*(.6*)&7-$8$%94%*(3$49,)$+:$3;8*?$&，ABCDE&*4(&(7（8/449:9/;?3A 8/BBC?35/0，*/C52 823 6D9=05E/;3）CF2)%*3):B/AC4C0，12309 3:49 3A;35:C9 19=;/=B3?9/;91/IE 3012345，*+*B/A;9A*,-3A./012345 BI5C=9;/=05994 H=A:9 A9?J 13D9B95 0 05CA9A?/B13=35D9
3、4E7 B9502/K 5235 529 D0?/94305?23=3?59=3A;35:C9 A3B3:9 19=;/=B3?9/;91/IE 3012345 3=9 A;9=95;=/B?/BB/3012345 9DA954E7 L1/IE 3012345 02/K0 9DA95 94305?23=3?59=3A/M49=;35:C9 19=;/=B3?97 BG35/;91/IE 3012345 0 334EG9A 340/7G$/H4%.291/IE 3012345 BI5C=9；D0?/94305?23=3?59=；;35:C9 5905；9I19=B9534 05CAE随着我国大跨
4、径钢桥建设的发展，多种桥面铺装材料得到了应用，其中改性沥青*,-应用较多，其后环氧沥青混凝土（美国 829B8/）作为钢桥面铺装材料先后在南京长江二桥、润扬大桥、南京长江三桥等大跨径钢桥面铺装中应用。./012345(是一种浓缩热塑型原状聚合物，./012345(具有较好抗车辙和密水性，自%&N$年起./012345(在美国开始应用于桥面铺装，预期使用寿命!O!(3。研究单位对铺装材料路用性能进行了大量的研究工作%O$，但对其粘弹特征和疲劳损伤特点开展的研究较少，本文主要对美国 829B8/环氧沥青、日本某环氧沥青、*+*改性沥青*,-及./012345 沥青混凝土性能进行比较试验来研究其粘弹
5、性及疲劳损伤特点，为桥面铺装材料设计研究提供参考。I疲劳试验模型分析美国学者,95?34;在%&#年对环氧沥青混凝土进行的复合梁疲劳试验进行的模拟疲劳对比试验。复合梁试验试件破坏主要通过人工观察确定，而且试件的刚度主要来源钢板，试验数据是试件挠度动态变化数据，缺少表征铺装材料本身力学性能的数据。四点弯曲小梁疲劳试验可以精确的测试试件疲劳寿命，并可以检测试件的粘弹力学特性，包括弯拉模量、滞后角、疲劳能量耗损等，也可以模拟铺装材料的基本受力状态。因此本研究采用四点弯曲小梁疲劳试验评价混合料试件的疲劳性能和粘弹特性。钢桥面铺装复合结构的刚度以钢板为主，铺装层主要追随钢板的变形，主要表现为应变控制状态
6、。在四点弯曲小梁疲劳试验也采用应变控制模式，采用有限元模型分析设计了疲劳试验模型，试验模型及试件轴向应变分布分别见图%、图!。J材料粘弹特征分析温度为%(P条件下，加载频率为%QG、829B8/环氧沥 青、日 本 环 氧 沥 青、*+*改 性 沥 青*,-及./012345沥青混凝土弯拉模量数据见图$，图中数据第$%卷，第)期!#年 N 月中南公路工程895=34*/C52 Q:2K3E L:99=:R/47$%，S/7)-C:7，!#万方数据图!四点弯曲疲劳试验试件模型!#$%&!()#$&)&*)+,-&.,/,$%0,1)2&1-1#图 四点弯曲试验试件有限元模型轴向应变分布图!#$%&
7、34*)%2$),1,/(5(.*)%(1,/*0&6+&1表明环氧沥青混凝土的弯拉模量显著高于常规改性沥 青 混 凝 土，日 本 环 氧 沥 青 混 凝 土 模 量 最 高，7,*08(.)改性沥青混凝土弯拉模量最低。不同沥青混合料滞后角数据分别见图 9，图中滞后角数据表明:;:改性沥青:8&+,环氧沥青混凝土粘弹性适中，日本环氧沥青混凝土的滞后角较小，表现出较明显的弹性特征，这也表明环氧沥青材料粘弹性与常规改性沥青具有显著差异。不同混合料滞后角随温度变化曲线见图?，图中曲线表明 9 种材料的滞后角随温度升高而增加，环氧沥青混凝土的滞后角增加幅度低于常规改性沥青混凝土。图#不同混合料弯拉模量
8、比较数据!#$%&4()(,/2&1-1#+,-$.$*,/+5)$%&*图$不同混合料滞后角比较数据!#$%&94()(,/08(*&(1#.&,/+5)$%&*图%不同混合料滞后角随温度变化数据!#$%&?A8(*&(1#.&68(1#&B)8)&+0&%()$%&,/+5)$%&#铺装材料疲劳性能分析在温度为?C、加载频率为 D EF、GDD!应变水平下，:;:改性沥青:8&+,环氧沥青混凝土、日本环氧沥青混凝土疲劳损伤曲线分别见图 G H 图 I，在温度为?C、加载频率为 D EF、DDD!应变水平下 7,*08(.)沥青混凝土、美国 8&+,环氧沥青混凝土疲劳损伤曲线分别见图 J、图
9、 D。以试件模量降低为初始模量百分比来反映试件疲劳损伤的程 度，在 双 对 数 坐 标 下:;:改 性 沥 青:8&+,公司环氧沥青混凝土模量在图&(改性沥青)*&+!疲劳曲线!#$%&G!()#$&6$%K&,/:;:=$1-&%GDD!第 9 期徐伟，等：钢桥面铺装材料粘弹性及疲劳损伤特征的试验研究 万方数据图!#$%&沥青混凝土(!疲劳曲线!#$%&!()#$&*$%+&,-./&0.,&1,23$45&%677!图)日本环氧沥青混凝土(!疲劳曲线!#$%&8!()#$&*$%+&,-9(1(4&1,23$45&%677!:7 万次荷载作用后，模量变化基本呈水平趋势，损伤微小，表现出优良
10、的抗疲劳耐久性能，而在;777!应变水平下，,?1/()(?1/()$45&%;777!图 1(#$%&环氧沥青混凝土 1(!疲劳曲线!#$%&;7!()#$&*$%+&,-./&0.,&1,23$45&%;777!混凝土表现出耐久性长寿命，当超过某一应变水平时，环氧沥青混凝土表现出类脆性损伤，疲劳寿命显著降低。不同环氧沥青混凝土的疲劳性能也有差异，如日本环氧沥青混凝土基本表现为弹性，其疲劳耐久性低于./&0.,环氧。2不同铺装材料综合性能分析不同铺装材料疲劳寿命曲线见图;，图中曲线表明,?1/()沥青混凝土、./&0.,环氧沥青混凝土的疲劳性能较优越。铺装材料的选择需要从铺装层复合结构刚度优
11、化设计、材料疲劳性能、材料刚度（模量）等因素综合考虑确定铺装层材料方案。综合以上分析数据，如果按照百分制评价不同铺装材料性能，铺装材料疲劳性能、模量定性比较情况见图;，综合性能比较表明./&0.,环氧沥青混凝土的综合性能最优，在具有较高的模量同时，抗疲劳性能也较优良。图 11不同铺装混凝土疲劳性能比较!#$%&;!()#$&-&*$%+&?,-02)$%&?3结语通过四点弯曲小梁疲劳试验，对环氧沥青混凝土的粘弹特征、疲劳性能进行了比较研究分析，分析（下转第;=页）;中南公路工程第:;卷 万方数据!#$%&()*+,-./0，1,2,34!5%64(%78 95(:!75%;%$7(，,?$5A
12、*45,B4C4:%5$(D76!*$(#4 E884#%:7(2$F(*34*&G,95(:!75%$7(+4:45#H+4#75C，=I，K=,IL5$88$%H:G 3，.)(%G L，5*7M,34*&:%B4C4:%5$(D57:$(F:：,2$%4 NO:45P%$7(:(C%H4 Q(%45!54%$7(78 3%G,9588$#E(F$(445$(F(C D7(%57*，R，SJ：STT K SS,R.)(%G L，0*;U46$0.V,E884#%$P4(4:78 B4C4:%5$(-;#$*$%$4:%2$F(*D7(%57*4C G)(#%$7(:G,B57#44C$(F
13、:78%H4 Q(;:%$%)%$7(78 D$P$*E(F$(445:，95(:!75%，=R，K STT,J 王炜，过秀成,交通工程学 ,南京：东南大学出版社，SWWW,T 中国公路学会 交通工程手册 编委会,交通工程手册 ,北京：人民交通出版社，!,（上接第 S 页）图!不同铺装层材料综合性能比较-$F)54 SB 458756(#4#76!54 78 6$X%)54:结果表明环氧沥青混凝土的粘弹性、疲劳性能与常规改性沥青混凝土具有显著差异，表现出非线性特征。随着温度升高，环氧沥青混凝土的滞后角增加，粘性比例增加，其增加程度低于常规改性沥青混凝土。当应变水平超过一定限值，环氧沥青混凝土会
14、发生类脆性损伤破坏，因此应严格控制环氧沥青桥面铺装的超载情况。同时环氧沥青混凝土的材料设计也存在一个粘弹性比例优化的问题，弹性比例过高对其的疲劳性能可能形成不利影响，在进行环氧沥青开发设计时应注意对此进行深入优化研究，使环氧沥青混凝土的综合性能最优。参考文献 吕伟民，郭忠任,高强沥青混凝土的配制及其特性 G,中国公路学报，=J，=（K?,?黄卫，胡光伟，张晓春,大跨径钢桥面沥青混合料特性研究G,公路交通科技，SWWS，=（S）：!?K R,（上接第 I 页）图#$、$%、$!、$!%失水率与干缩应变的关系曲线变呈近似线性关系，到后期其水分蒸发量很少、干缩变形已基本完成，失水率与干缩应变的关系不
15、明显。&结论!在自然放置的前 R C 内，磷石膏粉煤灰石灰粘土混合料的的水分蒸发、干缩变形增长都比较快，能完成总量的=W Y；在粉煤灰石灰粘土混合料掺入磷石膏有助于改善其干缩应变，其掺入最好控制在 R Y 左右；#从干缩特性这个角度来看粉煤灰石灰粘土混合料掺入石膏作为路面基层材料是可行的。参考文献 G9G WR=?，公路土工试验规程 2,S G9G WRI=I，公路工程无机结合料稳定材料试验规程 2,?9W RSJ=I，公路工程水泥混凝土干缩试验 2,I 刘振清，黄卫，王建伟,二灰稳定尾矿料干缩特性研究 G,粉煤灰综合利用，SWW?，（?）：?K J,R 陶海生,低液限粉土综合稳定后干缩性能研
16、究 G,中南公路工程，SWWI，S=（）：JI K JR,J 张镇鑫，李立新，胡伟，等,道路高性能混凝土耐久性能及干缩性能研究 G,湖南交通科技，SWW?，S=（I）：=K S,=第 I 期李庆丰，等：发展中城市人行横道行人延误的测量 万方数据钢桥面铺装材料粘弹性及疲劳损伤特征的试验研究钢桥面铺装材料粘弹性及疲劳损伤特征的试验研究作者：徐伟，张肖宁，XU Wei，ZHANG Xiaoning作者单位：华南理工大学,广东,广州,510641刊名：中南公路工程英文刊名：JOURNAL OF CENTRAL SOUTH HIGHWAY ENGINEERING年，卷(期)：2006，31(4)引用次数
17、：0次 参考文献(3条)参考文献(3条)1.吕伟民.郭忠任 高强沥青混凝土的配制及其特性 1996(1)2.杨若冲.程刚 环氧沥青混合料性能及其应用期刊论文-中外公路 2004(2)3.黄卫.胡光伟.张晓春 大跨径钢桥面沥青混合料特性研究期刊论文-公路交通科技 2002(2)相似文献(1条)相似文献(1条)1.期刊论文 周巍.李素莹 环氧沥青混凝土材料性能的试验研究-中外公路2006,26(5)对环氧沥青混凝土的弯拉模量、滞后角等参数和疲劳性能进行了试验研究,并与SBS改性沥青SMA及Rosphalt沥青混凝土性能进行了比较分析.试验分析表明环氧沥青混凝土的粘弹性及疲劳性能与普通沥青混凝土相比具有显著差异,表现出非线性特点,其弹性性能较显著.本文链接：http:/