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摘 要

南京长江大桥决定于2016年的10月28日开始封闭，停止公路桥部分的通行，开始了持续时间约27个月的维修改造建设施工。由于现实情况，大桥不能封闭施工，施工的过程中还会受到列车通行带来的巨大影响，可能会影响到大桥修复的施工质量，特别是层间粘结体系的性能表现：由于列车通过时会对整个桥面产生低频振动，在进行桥面铺装的过程中，可能会对沥青路面的层间粘结强度产生影响。本文定性地评价施工因素对钢桥面沥青铺装性能的影响，可为类似的桥梁在设计施工阶段，摊铺温度控制范围以及列车的低频振动对于层间强度的影响提供了借鉴和参考。本文针对南京长江大桥的施工特点，做了如下工作：

首先，调研了南京长江大桥的施工特点，分析了钢桥面铺装防水粘结层可能会有的施工影响因素，明确了对钢桥面铺装防水粘结层评价的重点，即温度和振动对于粘结层的影响的研究。其次，明确了实验方案，研究温度和振动对于钢桥面铺装粘结层的强度的影响，以粘结强度作为指标，制作试件，进行拉拔试验，测出试件的抗拉强度，通过样本估计整体，得出了温度和振动对于粘结层粘结强度影响的定性分析。最后进行理论研究，本课题理论研究主要借助有限元软件 Abaqus 完成。通过有限元模拟试件在钢板上受到拉拔，并选取合适的参数的模型反映不同情况下受拉的试件各个不同位置的受力，在此模型模拟的基础上分析出破坏形态，以此与实际的实验结果相对比。

最终得出了如下结论：过高的摊铺温度会对层间粘结体系的强度形成产生负面影响。在实验中可以很明显地发现粘结强度在随着温度的升高降低，相比较140℃的摊铺温度和200℃的摊铺温度，强度损失达到27%左右；在实验中，受到振动的试件，粘结强度都有不同程度的下降，其中振幅为1cm，频率为7Hz，振动时长半小时的实验中，粘结强度最低可以降低到对照组强度的30%左右。

关键词：钢桥面铺装，防水粘结层，评价指标，环氧沥青粘结料，温度，振动

ABSTRACT

Nanjing Yangtze river bridge has decided to be closed on October 28, 2016 to stop the traffic of part of the highway bridge and start the maintenance and reconstruction construction lasting about 27 months. Cannot be closed because of the reality, bridge construction, the construction process also by train passage bring the enormous influence, may affect the construction quality of bridge repair, especially the performance of the interlayer bonding system: due to the low frequency vibration of the train, may affect the bond strength between the layers of the asphalt. This article qualitative evaluation factors affect the performance of steel bridge deck asphalt pavement construction, for similar Bridges in the design and construction phase, paving temperature control range and the low frequency vibration of the train for the influence of the strength of the layer provides a reference and reference. According to the construction characteristics of nanjing Yangtze river bridge, the following work is done:

First of all, the research of the nanjing Yangtze river bridge construction characteristics, analysis of the steel bridge deck pavement waterproof adhesive layer may be some construction influence factors, has been clear about the evaluation of bonding layer on steel bridge deck pavement waterproof, namely the temperature and vibration to the influence of the bonding layer. Secondly, has been clear about the experiment scheme, the binder for steel bridge deck pavement layer temperature and vibration intensity, the effects of bond strength as index, making specimen, drawing test, tensile strength of the specimens is measured, through the sample overall estimate, it is concluded that the temperature and vibration effects on bonding layer bonding strength of the qualitative analysis. Finally, theoretical research was carried out. The theoretical research of this subject was mainly completed by the finite element software Abaqus. Through finite element simulation specimen by drawing on the steel plate, and selecting appropriate parameters of the model reflect the different situations of tensile stress in different position of the specimens, in this model is simulated on the basis of analyzing the failure pattern, as compared with the actual experiment results.

Finally, the conclusion is drawn as follows: too high pavement temperature will have a negative effect on the strength formation of interlaminar bond system. In the experiment can be obviously found that the bond strength at reduced with the increase of temperature, temperature and 200 ℃ 140 ℃ paving compared paving temperature, strength loss around 27%; In the experiment, specimen by vibration, bond strength has a different degree of decline, the amplitude of 1 cm, frequency of 7 hz, the vibration time and a half hours of experiment, the strength of the adhesive strength can reduce to the lowest control group 30%.

Key words: steel bridge deck pavement, waterproof adhesive layer, evaluation index, epoxy asphalt binder, temperature, vibration

目 录

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2研究目的 2

1.3国内外研究现状 2

1.3.1前言 2

1.3.2施工温度对于工程影响研究概况 2

1.3.3施工时振动对于工程影响研究概况 3

1.3.4总结 4

1.4技术路线 4

第二章 沥青混合料配合比设计与试件准备 5

2.1沥青混合料配合比设计 5

2.1.1沥青混合料配合比设计 5

2.1.2矿料配合比设计计算 5

2.1.3最佳油石比确定 6

2.1.4高温稳定性检验 8

2.2试件制作 8

2.2.1筛选集料 8

2.2.2制作车辙板 9

第三章 温度、振动与粘结层性能的影响 11

3.1粘结层材料 11

3.2温度对于粘结层性能的影响 11

3.2.1试件制作 12

3.2.2拉拔试验 12

3.2.3实验数据分析 14

3.2.4总结 16

3.3振动对于粘结层性能的影响 16

3.3.1试件制作 16

3.3.2拉拔试验 17

3.3.3实验数据分析 18

3.3.4总结 19

3.4本章小结 19

第四章 数值计算分析 20

4.1有限元基本原理 20

4.2计算模型概况 20

4.2.1整体模型 20

4.2.2模型参数 21

4.2.3边界条件 22

4.2.4加载 24

4.2.5网格划分 25

4.2.6计算结构图 25

4.3数据分析 27

4.3.1模拟数据 27

4.3.2实验数据分析 29

4.3.3破坏界面分析 30

4.4本章小结 32

第五章 结论与展望 33

5.1本文结论 33

5.2进一步研究设想 33

致 谢 34

参考文献 35

绪论

1.1研究背景

近年来，中国的土木建设工程快速发展，我国建成了数量可观的结构新颖、设计复杂和施工难度很高的大跨径桥梁。而特别在修建跨越大江、大河以及海峡桥梁的时候，钢结构的桥梁因为其高超的强度、快速的跨越能力大而成为大距离跨越中不可替代的桥型。然而在已经建设完成的钢桥里面，桥面的铺装表现并不是总能满足现实需要，有一些钢结构的桥梁桥面铺装并没有达到设计寿命还有的甚至在通车后很短的时间内就发生了严重的病害。以前对于钢桥面上沥青混合料的铺装的研究都在铺装层的材料以及铺装层的结构上，但是现在随着铺装层和钢桥面之间的粘结层的损坏而导致的病害在使用中不断地发现，而且人们对于铺装层破坏的机理有了更加深入的了解，所以近年对于钢桥面与沥青混合料间的使用性能以及对于粘结层强度的关注日益增加。

南京长江大桥作为我国上个世纪第一座自行设计并施工的铁路和公路两用桥，建设年限已经很久。这几年来，由于南京交通运输量增长过大，超载的情况严重以及超限车流量压力很大，导致了桥面铺装结构损坏严重，而且出现了结构性、耐久性的病害，严重影响到了车辆的正常通行，通行的舒适度大大降低。南京长江大桥决定于2016年的10月28日开始封闭，停止公路桥部分的通行，开始了持续时间约27个月的维修改造建设施工。这次的施工方案以保护文物的原真性为第一准则，再对于改造施工过程中涉及到的桥堡的外墙以及栏杆等其他部位进行一系列的检测和评估，在尽量不改变或者少改变原有的外观的前提下，来进行复原性的修复，以此来增加结构的耐久性和安全。与此同时，由于南京长江大桥是京沪铁路江南江北重要的连接节点，在修复施工的过程中，还要保证每天100多列火车的畅通无阻，这就决定了大桥不能封闭施工，而且在施工的过程中还会受到列车通行带来的巨大影响。

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