钢桥面铺装材料与结构设计.docx

钢桥面铺装材料与结构设计一、设计背景钢桥面铺装问题是道路领域的一个技术难题,钢桥面钢桥面铺装早期损坏和维修严重影 响了大跨径桥梁的交通功能。由于我国多样化的交通、气候、钢桥面板变形大等条件也致使 钢桥面铺装问题尤其突出，结构复杂的正交异性钢桥面居多。高温多雨气候环境条件，交通 繁重的行车条件，使我国钢桥面铺装问题更为复杂。目前钢桥面的设计要求难以满足复杂的 受力需求，所设计的钢桥面铺装在使用过程中均易出现不同程度的早期病害，不仅影响桥梁 美观，还会严重危害行车安全，同时造成巨大的经济损失和不利的社会影响。因此，有必要 设计一种能够承受层间应力作用、温度应力作用，具有良好的致密性、防腐性，并且使用寿 命足够长的钢桥面铺装材料。二、设计内容：针对气候分区为IV-2区的钢桥面铺装层及防水粘结层设计，具体包括：1、钢桥面铺装层材料与结构设计。2、钢桥面铺装防水粘结层材料设计。三、基本要求：1、铺装骨架采用常规石料，采用防水粘结层厚度不大于5mm。参赛小组提交两个形如 图1的试件（尺寸为100mm义100mm义70mm）（钢板由学院统一提供），用于防水粘结层材 料抗剪强度、抗剪切疲劳寿命测试，提供300mmX300mmX 50mm规格试件（下面层材料） 和250mmX30mmX35mm规格试件（下面层材料）分别用于高温抗变形和低温变形能力的 测试。图1抗剪试验试件试验机乐板图2抗剪试验测试示意图2、斜剪试验破坏荷载不小于20KN。试验装置如图2所示，夹具上下加装了滚轴，使夹 具在试验过程可以横向自由滚动，达到斜剪的破坏效果。测试前，整体试件在50C下保温 至少4小时，由于不采用恒温环境箱进行测试，所以保证试件从烘箱中取出到开始加载试件 间隔在30s内。加载仪器为万能压力试验机，倾斜角度a为40。加载速率为lOmm/min,直 到破坏。3、防水粘结层疲劳寿命不低于4000次。仍采用图2所示的试验装置进行测试，倾斜角 度为40。，加载频率为5Hz,应力比为0.2 （即荷载水平4KN）,试验温度为25,在此条 件下剪切疲劳试验，直到发生明显破坏。如果大于10000次，则停止测试。4、高温车辙深度不大于lOmmo测试方法（图3）：将铺装层材料（下面层）制成300mm X 300mm义50mm试件，在60下保温5小时以上，再在轮压1.4MPa的车辙试验机上试验 60min,测量其车辙深度。5、低温弯拉应变小于3000 u £ o测试方法（图4）：低温小梁试验要求铺装层材料制成 250mmX30mmX35mm的试件，将试件置于- 10冰箱中保温5小时以上，再在MTS或 UTM试验机上试验。测定支点间距为200mm,加载速率为50mm/min,直到破坏.图3车辙试验图4低温小梁试验四、负面清单1、采用环氧树脂作为粘结层。2、试件尺寸误差大于2mm。五、评分与考核。1、完全满足基本要求，有一项不满足直接出局。（如所有参赛选手都不能满足，再根据实 际情况降低要求）2、满足基本要求获基准分为100分。3、防水粘结层材料抗疲劳能力、防水粘结层材料抗剪强度、铺装层材料高温抗变形、铺 装层材料低温变形权重分别是0.2、0.3、0.2、0.3o4、单项得分数按如下公式计算：（1）粘结层抗疲劳能力=2。xl+exp（-2x）(2)粘结层抗剪强度=3° Xl+exp（-2x 20KN ）(3)高温抗变形=20x-is(3)低温变形能力=30x实测值TOOO U £ l+exp(-2 x)3000 U £'例如，抗剪强度实测为30KN,该单项基准分=100*0.25=30分，则该单项得分43.86分 六、其它1、完成必要的论文，充分阐述研究过程和实验探索。2、请参赛小组及早自行实测试件的强度，以便及时对方案进行调整。3、鼓励与材料学院、理学院同学合作，发挥学科交叉优势。4、最终测试由学院专人统一测试。5、报名时请以“钢桥面铺装材料与结构设计”为课题名称，选择“C道路运输与工程” 赛道