桥梁混凝土工程耐久性的探讨.pdf

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1、桥梁混凝土工程耐久性的探讨白海晨中铁九局六公司摘要：城市化程度日益提高,新建路桥项目出于环境保护或者交通组织的目的，在造经繁华城区路段或居民小区时，基层裂缝的产生，一部分将反射到沥青混凝土面层，给路面带来一定的质量隐患，使路面耐久性降低。裂缝的产生重在预防，从路基、路面结构层施工设计和施工的各个环节都要重视。如何延长路面结构的使用寿命和结构的耐久性成为了高速路桥建设领域面临的一个新的课题。关键词：路桥；结构层路桥·航运·交通t柚翻箍晦2012年01月桥梁混凝土工程耐久性的探讨白海晨(中铁九局六公司)摘要：城市化程度日益提高，新建路桥项日出于环境保护或者交通组织的目的，在造

2、经繁华城区路段或居民小区时，基层裂缝的产生，一部分将反射到沥青混凝土面层，给路面带来一定的质量隐患，使路面耐久性降低。裂缝的产生重在预防，从路基、路面结构层施工设计和施工的各个环节都要重视。如何延长路面结构的使用寿俞和结构的耐久性成为了高速路桥建设领域面临的一个新的课题。关键词：路桥；结构层1路面材料的耐久性维持路面结构耐久性主要通过合理选材和结构施工设计实现。材料耐久性和结构耐久性是关系路面结构耐久性的根本问题，这两个问题密不可分而又互相影响。这里从材料的破坏模式以及影响因素入手，分析路面材料耐久性与路面结构耐久性的关系。1．1路面材料耐久性的影响因素1．1．1不同材料

3、具有不同的疲劳特性不同材料的力学性能不同，疲劳特性也不同。概括起来，几种路面材料的疲劳特性有如下关系：剪切疲劳，水泥稳定碎石>热拌沥青混合料>冷拌沥青混合料>级配碎石：弯拉疲劳，熟拌沥青混合料>冷拌沥青混合料>水泥稳定碎石>级配碎石；水疲劳，热拌沥青混合料>冷拌沥青混合料，水泥稳定碎石>级配碎石。1．1．2环境因素对其寿命的影响在不同的温度条件下，沥青混合料表现出的疲劳破坏模式不同。在高温条件下，沥青混合料模量降低，60℃时模量降低到200。400MPa的水平，这时混合料弯拉破坏极限应变大，混合料不易产生弯拉疲劳破坏，易产生剪切疲劳破坏}在低温条件下，如15℃时，沥青混合

4、料模量甚至超过了2500MPa(见表1)，混合料模量高、材料脆，易于产生弯拉疲劳破坏。而半刚性基层材料模量受温度变化影响较小。袭1沥青混合料在不同温度下的模量回弹模t／lgPa沥青混合料类型15℃20℃60℃改性沥青Sup-20(5灰岩)1720880300重交沥青Sup-25(；Ei灰岩)255010604001．2不同结构层材料的疲劳破坏模式不同相同的材料用于不同的结构层，其受力状态不同，疲劳破坏模式也不同。考虑环境因素的影响以及受力特点将不同结构层材料的可能破坏模式总结于表2。袭2路基路面结构备屡的受力状态以及可能的破坏模式结构层主要受力状态可能的疲劳破坏模式材料易

5、损性结构易维护性压应力、拉应力剪切疲劳、弯拉疲劳面层大易剪应力、水冲刷、温度水疲劳、温度疲劳剪应力、弯拉应力、水剪切疲劳、弯拉疲劳、水基层小难应力疲劳路基压应力、水冲刷{辇陷、水疲劳小难一般施工设计良好的结构不会产生水损坏。根据(表2)列出的可能疲劳破坏模式可知，除了面层材料受到的损伤模式较复杂外，其他各层材料可能的损伤模式比较明确。面层、基层材料都可能产生剪切疲劳破坏、温度疲劳破坏{基层主要为弯拉疲劳破坏，路基易产生沉陷变形。1．3材料的破坏控制指标对位于结构层上部的材料。一般破坏模式为应力疲劳破坏。而对位于结构层下部的材料，一般破坏为应变疲劳破坏。要保证路面材料耐久，

6、需要根据不同材料的相应耐久极限提出相关标准，对材料的应力应变状态进行控制。如式(1)所示，对于面层材料，采用应力标准控制，基层和路基材料采用应变标准控制。·258·f叮。lh。≤％{∈h啦≤毫h州岵l∈。b础≤∈p一式中：仃。。代表面层材料应力状态，指代面层T∞Ⅱ一、T一：嘞代表材料应力标准；∈m代表路基顶面的压应变；∈。代表基层底面弯拉应变：e，代表路基顶面耐久极限压应变：e。。代表基层底部耐久极限弯拉应变。具体材料的破坏标准需要通过大量的试验验证。根据美国伊利诺伊州立大学的研究成果，认为当路基材料的垂直压应变不超过200“∈即可保持耐久，沥青混凝土层层底弯拉应变不超过

7、70ue即可保持耐久。2沥青混凝土路面结构的耐久性路面结构所承受的标准轴载作用次数就是整个结构的疲劳寿命，当路面结构达到施工设计的累积轴载作用次数或使用年限而不产生结构破坏，称该路面结构耐久，否则结构将出现早期破坏。影响路面结构耐久性因素的分析，是解决结构耐久性问题的出发点。影响结构耐久性的内部因素主要有结构施工设计和材料的选择。2．1材料耐久性对路面的影响从路面结构破坏的位置看，可以分为表面功能层的破坏和结构层内部的破坏；面层材料的失效只影响路面表面功能，因此该层材料的破坏对结构的寿命影响不大。基层材料的失效必然引起基层功能