GMA浇注式钢桥面铺装配合比优化设计研究

高温稳定性与疲劳性能为浇注式混凝土的薄弱环节。通过GMA浇注式混凝土配合比设计正交试验,参照港珠澳大桥中GMA所使用的配合比材料组成,在保证刘埃尔流动性相当的情况下,对其GMA中不同粗集料用量、ME用量、沥青含量、矿粉用量变化下的高温稳定性及疲劳性能的表现情况进行研究。结果表明,沥青用量对GMA高温稳定性影响最显著,而矿粉用量对GMA疲劳性能影响最显著,同时以上两因素对GMA关键路用性能的影响规律表现出对立关系。根据正交试验结果分析,确定最佳GMA配合比,达到高温稳定性与疲劳性能的良好平衡,工程验证表明正交实验下GMA配合比优化设计使得浇注式桥面铺装性能达到理想效果。     

生产因素对浇注式沥青混合料性能的影响

GMA沥青混合料性能受到生产因素的影响显著,室内小型拌合设备难以模拟实际的生产情况。通过Cooker车真实模拟GMA混合料生产过程,研究不同生产因素对浇注式沥青混合料性能的影响。研究表明,当Cooker车控制好混合料的拌合温度、拌合时间时,GMA混合料的性能是可控的。Cooker车的拌合时间宜控制在2.5～3 h,生产过程中应尽量将沥青用量的精度控制在±0.2%,以稳定混合料的性能。采用浇注成型的冲击韧性试验数据较切割的试验数据稳定性好,应尽量采用浇注成型的试件制备方法。     

不同温拌剂对橡胶沥青混合料性能的影响

温拌技术可有效降低橡胶沥青混合料的施工温度，但不同类型的温拌技术对橡胶沥青混合料性能的影响存在明显差异。采用不同类型的温拌剂材料制备温拌橡胶沥青混合料，开展混合料的密实度试验、水稳定性试验、动稳定度试验与动态模量试验。研究表明，各类温拌剂均可有效降低橡胶沥青施工温度，然而Evotherm-DAT温拌剂将导致橡胶沥青混合料的抗水损性能与抗车辙性能降低，石蜡与Asphalt-min温拌剂对橡胶沥青混合料的影响相对较小。     

钢桥面环氧沥青铺装层鼓包病害检测

为了探究红外热成像技术快速检测钢桥面环氧铺装层鼓包病害及其尺寸大小的准确性，基于热学原理，采用有限元软件ABAQUS模拟不同位置、尺寸下的鼓包病害，分析鼓包区域与相邻正常区域的路表面域温差表现和分布规律，并进行实体工程验证。结果表明，鼓包位置与鼓包面积对路表温度影响较大，模拟效果与实际鼓包面域温差具有良好的相关性。研究结果为红外热成像仪快速检测钢桥面鼓包病害及其尺寸和最佳检测时间提供理论依据。     

气态水对路面结构力学响应模拟研究

为探究气态水对沥青路面力学响应的影响规律，利用有限元软件ABAQUS，建立考虑气态水的路面结构三维有限元模型。基于疲劳寿命计算公式与室内试验，分析常规水气浓度场与实际非均匀水气浓度场对路面疲劳寿命的影响差异。研究结果表明，气态水会影响路面力学指标，常规水气浓度场在计算疲劳寿命时大于路面实际的疲劳寿命，高估了路面结构的抗疲劳能力。室内试验表明，沥青混合料经过气态水的侵蚀后同样会缩短其疲劳寿命，导致路面缺乏安全性，路面在设计及疲劳寿命预估时，引入实际非均匀水气浓度场可提高结果准确性。     

超载作用对路面力学响应影响研究

为探究超载对复合式沥青路面力学响应的影响，利用有限元软件ABAQUS建立复合式道路模型，分析不同接地压强及不同轴载作用次数对复合式路面车辙与内部力学响应的影响规律，基于实体工程调研结果进一步分析超载对路面的破坏效应。结果表明，随着累计轴载作用次数的增加，不同接地压强的车辙曲线呈发散趋势，超载对路面车辙的影响越显著；接地压强达到1.2MPa时，沥青层超过容许抗拉强度，发生拉裂破坏；实体工程调查结果表明，经历超载作用的路面运营8个月左右，弯沉合格率仅为39.09%。因此为减少超载车辆对路面造成早期破坏，结合数值模拟研究结果，应控制车辆的接地压强不超过1.2 MPa。