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湿热地区桥面铺装动水行为及材料组成设计优化研究

作　者: 王德强
导　师: 申爱琴
学　校: 长安大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 复合式桥面铺装动力渗水系数玻璃纤维振动密实级配多级嵌锁抗剪级配 VAC-13 MIAC-20
分类号: U444
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

广东地处亚热带季风气候区,常年高温多雨,且随着经济的快速发展,交通量大和超载已成为普遍现象,在这种环境下桥面铺装的病害十分严重。因此,针对广东地区混凝土梁桥的结构特点和使用条件,开展复合式桥面铺装材料优化研究,对提高桥面铺装使用性能和寿命具有重要的理论及现实意义。本文在对广东地区气候、交通条件和桥面铺装病害类型及成因进行深入调查分析的基础上,从动水行为和铺装层材料优化设计两个方面入手进行研究。动水行为方面,对桥面铺装层水损害的产生机理进行了深入分析,并利用课题组研发的“多功能沥青混合料动态渗水试验仪”进行了水损害控制指标—动力渗水系数试验研究。材料优化方面,在传统级配理论的基础上,提出了振动密实级配设计设计方法和多级嵌锁抗剪级配设计方法,在混合料沥青用量确定中增加了动力渗水系数和动稳定度两个指标,并基于桥面铺装层位功能分工,进行了掺加玻璃纤维的防水VAC-13和抗车辙MIAC-20沥青混合料配合比优化设计,并对其力学和路用性能进行了试验验证。最后结合广东省混凝土梁桥桥面铺装的特点,通过实体工程开展了玻璃纤维沥青混合料施工工艺和质量控制研究,并进行了社会经济效益分析,结果表明其具有较高的性价比,经济和社会效益显著,适合在广东地区大面积推广使用。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章概述  10-18
  1.1 背景及意义  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-15
    1.2.1 桥面铺装结构及材料研究现状  12-14
    1.2.2 桥面铺装水损害研究现状  14-15
  1.3 主要研究内容与技术路线  15-18
    1.3.1 研究内容  15-16
    1.3.2 技术路线  16-18
第二章广东省气候、交通及桥面铺装主要病害调查分析  18-30
  2.1 气候、交通特性调查分析  18-24
    2.1.1 气候环境  18-21
    2.1.2 交通特性  21-24
  2.2 桥面铺装主要病害类型及成因分析  24-29
    2.2.1 主要病害类型  24-27
    2.2.2 病害成因分析  27-29
  2.3 本章小结  29-30
第三章复合式桥面铺装沥青层动水行为研究  30-46
  3.1 铺装层水损害机理分析  30-35
    3.1.1 集料与沥青的粘结-剥离机理  30-31
    3.1.2 动水压力破坏机理  31-35
  3.2 沥青铺装层水损害控制指标研究  35-45
    3.2.1 铺装层渗水性影响因素分析  35-36
    3.2.2 动力渗水控制指标研究  36-45
  3.3 本章小结  45-46
第四章复合式桥面铺装沥青层材料组成优化方法研究  46-60
  4.1 复合式桥面铺装材料、结构及层位功能分析  46-49
    4.1.1 层位功能分析  46-48
    4.1.2 基于层位功能的原材料选择  48-49
  4.2 沥青铺装层混合料级配设计方法  49-55
    4.2.1 级配理论及设计方法对比  49-50
    4.2.2 振动密实级配设计  50-51
    4.2.3 多级嵌锁抗剪级配设计  51-55
  4.3 基于铺装层路用性能的最佳油石比确定方法  55-59
    4.3.1 路用性能的控制指标研究  56-58
    4.3.2 最佳油石比确定方法  58-59
  4.4 本章小结  59-60
第五章基于层位功能的玻璃纤维沥青混合料配合比设计  60-89
  5.1 原材料选择及试验方案  60-63
    5.1.1 原材料选择  60-62
    5.1.2 试验方案  62-63
  5.2 防水沥青铺装上层材料配合比设计  63-68
    5.2.1 设计思路  63
    5.2.2 振动密实级配设计  63-65
    5.2.3 玻璃纤维最佳掺量确定  65-67
    5.2.4 最佳沥青用量确定  67-68
  5.3 抗车辙沥青铺装下层材料配合比设计  68-73
    5.3.1 设计思路  68
    5.3.2 多级嵌锁抗剪级配设计  68-70
    5.3.3 玻璃纤维最佳掺量确定  70-72
    5.3.4 最佳沥青用量确定  72-73
  5.4 铺装层沥青混合料力学特性及路用性能验证  73-87
    5.4.1 沥青混合料的抗拉、抗压性能  73-78
    5.4.2 沥青混合料高温抗剪性能  78-82
    5.4.3 沥青混合料的疲劳性能  82-84
    5.4.4 沥青混合料的水稳定性  84-87
  5.5 本章小结  87-89
第六章复合式桥面铺装实体工程研究  89-100
  6.1 桥面铺装实体工程概况  89-90
  6.2 水泥混凝土整体化层铺筑  90-91
  6.3 玻纤沥青混合料铺装层铺筑与检测  91-96
    6.3.1 玻纤沥青混合料设计  91
    6.3.2 玻纤沥青混合料施工控制关键技术  91-94
    6.3.3 施工质量跟踪检测与评价  94-96
  6.4 社会经济效益分析  96-99
    6.4.1 经济效益分析  97-98
    6.4.2 社会效益分析  98-99
  6.5 本章小结  99-100
结论及建议  100-103
  主要研究结论  100-102
  进一步研究的建议  102-103
参考文献  103-107
致谢  107

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