GA+EA钢桥面铺装复合结构的高温性能与力学特性
钢桥面铺装技术
25 双层环氧树脂
(DER)
60
环氧沥青粘结
25
剂(EA)
60
抗剪强度（ Mpa ）
破坏表面情况描述
2.43
GS与GA 界面间 100%
0.46
GA 底部结合料 20% ，GS与GA 界面间 800%
2.28
GA 与胶粘剂 2号之间 100%
0.55
GA 底部结合料 30% ，GA 与胶粘剂 2号界面间 70%
两种温度条件下，Eliminator 和ＥＡ的优势较明显。
Eliminator 防水体系
Eliminator 防水体系由防水粘结层（ Zed S94 底涂层、两层 Eliminator 防水层和 Tack Coat No.2 胶粘剂） + 浇注式沥青混凝土（ GA) 组成。
防水体系拉拔粘结强度
材料类型 溶剂型橡胶沥 青粘结剂 (GS)
钢桥面铺装技术
钢桥面铺装为什么会出现如此多的早期病害？？ 恶劣的使用条件——超载！极端高温！ 铺装材料的性能及其与钢桥面板的适应性
钢桥面铺装技术研究任重而道远！！！
钢桥面铺装结构
面层
防
水
下层
体
系
钢板
防水层或粘接层
为满足钢桥面铺装的各种功能要求，铺装各层的性 能有所分工和侧重。
钢桥面铺装特性
正交异性钢桥面铺装受力模式独特 钢桥面板对防腐要求极高 钢桥面铺装的使用条件往往更加恶劣
下层
缓冲层
橡胶沥青砂胶 溶剂型沥青橡胶粘接剂
防水层
反应性树脂（撒布机制砂） 反应性树脂（撒布细砂）
防腐层 环氧富锌漆
钢板 喷砂除锈
面层
或
粘接层 改性乳化沥青
钢桥面铺装组合结构疲劳试验研究
Abstract: Deck pavem ent is an im po rtant part o f veh icle driv ing system on stee l deck, and the quality o f deck pavem ent has direct im pact on sa fety and com fort of driv ing. Th is paper, aim ing at the stee l deck pavem ent p lan of cast asphalt concrete+ epoxy asphalt concrete , selects an test loading m ethod easy to cause delam inat ions and cracks o f pavem en,t carries out fat igue test fo r three com b ined structures respective ly and compare perform ances o f different com b ined structures, and draw s test conc lusions. The test resu lts prov ide a reference fo r comb ined pavem ent of large- sized stee l decks. Key w ord s: stee l deck; pavem en;t com bined structure; fat igue test
5~ 7。 按铺装方案和试验要求成型的组合结构试件见
钢桥面铺装应用技术简介
钢桥面铺装应用技术简介钢桥面铺装应用技术简介1、钢桥面之铺装特性1.1钢桥面物理特性钢桥一般在桥面板的底面设有纵肋和横肋等加劲梁起结构补强作用，加劲梁、横肋、纵肋在垂直方向相互交织，形成网络状承重结构物，是一种效率很高的结构。
钢桥面的物理力学性质与普通混凝土桥面不同，对桥面铺装呈现出许多复杂与不利的因素。
首先，钢桥面形变程度大、受力复杂。
钢材本身柔度大，在车辆荷载作用下容易发生形变，这种形变受到钢面板以下的纵横加劲肋及纵横隔板的限制。
在车辆荷载作用下，加劲肋、隔板所围面积中央出现较大的下沉形变，铺装层底面产生很大拉应力；同时，加劲肋与隔板顶部的位置则相应出现反向弯矩，该部位铺装层表面出现相当大的拉应力和拉应变。
钢桥一般建在大江、大河之上，跨度很大。
桥梁结构在风力、微地震等各种不利因素的影响下产生振动作用，导致桥面铺装也跟随桥梁整体结构发生复杂的不规律应变。
可见，与普通混凝土桥面相比，钢桥面形变程度更大，受力状态也远为复杂。
其次，钢桥面温度变化剧烈。
钢桥面板的导热系数要比其他土工材料大，且桥梁架设于空中，不像普通道路下方存在路基的保温作用，因此钢桥面板的温度波动比一般公路路面更加极端，所以钢桥面铺装材料必须经受相当严苛的温度变化。
1.2钢桥面铺装病害根据对我国正交异性板钢箱梁桥面铺装层破坏的调查分析，总结我国钢桥面铺装的常见病害及产生原因如下：纵横向开裂钢桥面在轮胎荷载作用下产生较大的形变，在肋板顶面产生负弯矩，肋板所围面积中部产生正弯矩，导致铺装层受到很大的拉应力。
在钢面板较薄、肋板间距较大时尤为如此。
铺装层反复经受变形后，极易在特定位置产生疲劳开裂，往往首先表现为肋板顶部沿肋板方向出现的裂缝。
图1 钢桥面铺装纵横向裂缝车辙钢桥面铺装层车辙属于失稳性车辙，主要是由于钢桥温度波动大，在极端高温时间，受重载车辆作用，极易发生车辙。
此外，出于防水考虑，钢桥面往往采用偏密实、空隙率小的沥青混凝土材料，增加了发生车辙的可能性。
桥梁结构在高温环境下的受力性能研究
桥梁结构在高温环境下的受力性能研究随着工业化进程的加快和城市发展的蓬勃，桥梁作为现代交通的重要组成部分，承载着大量人员和货物的快速流动。
然而，随之而来的是对桥梁结构的性能要求越来越高，尤其是在高温环境下的受力性能。
本文就桥梁结构在高温环境下的受力性能进行探讨。
首先，我们来看桥梁结构在高温环境下的材料受力性能。
在高温环境下，材料的热膨胀系数会增大，导致结构的尺寸产生变化。
这种变化可能会引起结构的失稳，对桥梁的安全运行造成威胁。
因此，选用具有良好热膨胀性能的材料至关重要。
常见的材料包括钢材、混凝土等。
其中，钢材的线膨胀系数较大，因此在设计时需要进行合理的伸长缝控制热膨胀产生的应力。
而混凝土的热膨胀系数相对较小，但是其强度会受到高温的影响而降低。
因此，需要在混凝土中添加一定比例的纤维材料来提高其抗温性能。
其次，桥梁结构在高温环境下的受力性能还需要考虑应力分布及传递问题。
高温环境下，桥梁结构会受到热膨胀引起的热应力和荷载引起的力学应力的共同作用。
这些应力会引起结构内部的应力集中及开裂，并可能导致结构失效。
因此，需要通过合理的结构设计和材料选择来减轻或分散应力，增强结构的受力性能。
例如，在桥梁结构中添加横向纵隔板，可以起到分散应力、阻止裂缝扩展的作用。
同时，在桥梁的梁体中设置预应力筋，可以提高结构的承载能力和热变形能力，从而减小高温环境下的损伤。
此外，涂层技术也是桥梁结构在高温环境下受力性能研究的重要方向之一。
涂层可以起到隔热、耐热、防腐等作用，从而保护桥梁结构免受高温环境的侵蚀。
常见的涂层材料包括石蜡、聚合物等。
石蜡具有良好的耐高温性能，可以在高温环境下形成熔化层，起到隔热的效果。
而聚合物涂层则可以提供较强的耐热和耐腐蚀能力，能够有效保护桥梁结构。
最后，桥梁结构在高温环境下的受力性能还需要考虑温度变化对结构整体稳定性的影响。
高温环境下，桥梁结构的温度变化可能导致结构产生位移和变形，从而影响结构的整体稳定性。
新型钢桥面铺装结构的力学性能分析
新型钢桥面铺装结构的力学性能分析刘沐宇;曹玉贵;丁庆军【摘要】针对目前正交异性钢桥面铺装层常见的裂缝、推移、局部拥包等破坏形式,应用有限元法对新型桥面铺装结构,分析不同位置的荷载对铺装层最大拉应力和表面最大竖向位移、最大剪应力的影响,并与传统的沥青混凝土铺装结构进行对比分析.分析结果表明:采用新型的铺装结构比沥青混凝土铺装结构的最大拉应力、表面最大竖向位移、铺装层表面和底面的最大剪应力都有一定程度的降低,因此能较好的控制钢桥面铺装层的破坏.在采用新型桥面铺装结构时应以铺装层横向最大拉应力、最大横向剪应力作为铺装层开裂破坏控制指标.研究结果可以为大跨径钢箱梁桥面铺装设计提供理论参考.【期刊名称】《土木工程与管理学报》【年(卷),期】2008(025)004【总页数】4页(P23-26)【关键词】正交异性钢桥面铺装层;有限元法;竖直荷载;水平荷载;对比分析【作者】刘沐宇;曹玉贵;丁庆军【作者单位】武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室,湖北,武汉,430070;武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室,湖北,武汉,430070;武汉理工大学材料科学与工程学院,湖北,武汉,430070【正文语种】中文【中图分类】U443.33正交异性板钢箱梁具有节省钢材，自重轻，风荷载阻力小，容易预制和安装等优点，在近年来在大跨径桥梁方面应用较广泛[1~5]，目前修建的特大型桥梁大都采用了钢箱梁结构，如江阴长江大桥、南京长江二桥、武汉白沙洲三桥、军山长江大桥阳逻长江大桥等。
目前钢桥面铺装方案主要分4类，即以德国和日本为代表的高温拌合浇注式沥青混凝土方案、以英国为代表的沥青玛蹄脂混凝土方案、以美国为代表的环氧树脂沥青混凝土方案及德国、日本近期采用的改性沥青SMA方案。
以上铺装层材料在我国都有应用，并且从结构力学分析、材料设计、施工控制中积累了较多的成功经验，但整体上绝大部分桥面铺装的使用年限不超过其设计服役期的一半，许多桥梁通车后不到两年时间桥面铺装即出现严重的铺面开裂、局部拥包、车辙等结构性病害[6~9]。
钢桥面GA+SMA铺装结构材料性能优化
钢桥面GA+SMA铺装结构材料性能优化刘颖【摘要】对底面层浇筑式沥青混凝土(GA)加上面层改性沥青SMA这一钢桥面典型铺装结构进行沥青混凝土材料性能优化,研制出一种用于钢桥面SMA铺装的胶结料一高弹沥青,开发出一种可以有效降低GA施工温度的专用聚合物改性沥青.对高弹改性SMA以及聚合物改性沥青GA进行了试验验证,结果表明:高弹改性沥青SMA10的-10℃低温弯曲破坏应变达到11596.8με,比SBS改性沥青SMA10高约50％,疲劳寿命比普通沥青混合料高约20倍；聚合物改性沥青GA10相比岩沥青改性沥青等GA常用胶结料,在油石比降低5个百分点并保证良好的施工和易性基础上降低拌和温度40℃,且60℃静态贯入度、动态贯入度与岩沥青改性沥青GA10、湖沥青改性沥青GA10相差不大.【期刊名称】《公路交通技术》【年(卷),期】2012(000)001【总页数】5页(P32-35,39)【关键词】高弹沥青;聚合物改性沥青;浇筑式沥青混凝土;疲劳性能;降温【作者】刘颖【作者单位】招商局重庆交通科研设计院有限公司,重庆400067【正文语种】中文【中图分类】U443.33纵观我国钢桥面铺装的使用现状[1－3]，底面层浇筑式沥青混凝土(GA)加上面层改性沥青SMA结构是目前较为成功的方案之一。
通过对该方案施工和使用情况的跟踪调研与分析，可以概括出该方案具有如下的优势与不足:1)作为钢桥面上层典型铺装结构的改性沥青SMA10表面粗糙均匀、抗滑，其混合料中较多粗集料相互嵌挤构成了骨架，使其具有优良的高温抗变形能力[4]，但钢桥面板的变形明显比普通路面要大，且铺装层的最大拉应力和拉应变均出现在铺装层表面，疲劳裂缝是从铺装层的表面向底面扩展[5]，特别是在一些局部地区如U型肋或横隔板部位负弯矩引起拉应变较大，普通改性沥青SMA在低温大变形和反复疲劳变形情况下很难保证不开裂，这也是该铺装结构最典型的破坏形式之一。
2)GA作为钢桥面底层典型铺装结构具有优良的防水效果及对钢桥面板随从变形能力好等优点。
桥面铺装材料综述
桥面铺装材料综述摘要：桥梁作为交通网的重要组成，其稳定的性能对交通网的运行有重要意义。
桥面铺装的材料对桥梁的使用性能具有重要影响，本文具体阐述了钢桥面铺装材料的不同类型及其发展历程和特点，可为桥面铺装施工选择材料提供参考。
关键词：桥梁；铺装；材料一、引言由于桥面变形相对较大而刚度却较小，而铺装层容易受交通荷载、风载等条件以及温度变化等因素的影响。
所以，对其在强度、抗高低温性能上和疲劳耐久性上均有很高的要求。
本文对各种钢桥面铺装材料的发展进程、优劣点、适用情况进行简述。
二、浇筑式沥青混凝土浇注式沥青混凝土起源于德国，主要优点是空隙率接近零，非常密实，具有优良的防水性能，无需设置防水层；同时低温抗裂性能强，疲劳性能好，与钢板追随性好。
缺点是高温稳定性差，施工需专用设备，施工工艺较复杂，施工温度高。
GA浇注式沥青混凝土是一次搅拌成型，施工效率高，但细集料只分一档（0-2.36），故稳定性较差。
MA浇注式沥青混凝土湖沥青掺量高且经过2次搅拌混合，细集料分多档，稳定性较好，但施工效率低，不适用于铺装面积较大的工程。
为了充分发挥GA与MA的优点，纪方利[1]提出了用GA工艺生产MA混合料的方案-GMA工艺。
以港珠澳大桥钢桥面铺装为研究背景，采用3种沥青含量，分析沥青含量变化对GMA浇注式沥青混凝土的施工和易性、高温稳定性、疲劳性能的影响。
研究表明:流动度随沥青含量的增加而减小;沥青含量对其路用性能影响显著，当沥青含量为10.2%时，其性能达到最佳。
张可强[2]对采用国产材料的复合浇注式(PGA+AC，即压入沥青碎石浇注式沥青混凝土＋密级配沥青混凝土)沥青钢桥面铺装进行了研究。
PGA主要原材料包括：直馏硬质沥青和TLA湖沥青。
对直馏硬质沥青和高弹改性沥青常规性能检测与ＰＧ等级检测，试验结果表明:采用国产材料的PGA+AC钢桥面铺装路用性能与进口材料的钢桥面铺装路用性能之间无明显差异,国产材料(硬质沥青与高弹改性沥青)价格却是进口材料的1/5,有利该钢桥面铺装方案在国内的推广应用。
高温环境下复合材料的力学性能研究
高温环境下复合材料的力学性能研究随着技术的发展，复合材料在各个领域中得到了广泛的应用，特别是在航空航天、能源、交通等高温环境下的工程中。
然而，在高温环境下，复合材料的力学性能常常会发生变化，这对于材料的长期使用和安全性都是一个重要的问题。
因此，研究复合材料在高温环境下的力学性能，具有重大的理论和实际意义。
首先，高温环境会对复合材料的强度和刚度产生影响。
复合材料由多种不同性质的材料组成，各种材料在高温环境下可能会发生热膨胀、氧化等反应，导致材料强度和刚度的降低。
例如，复合材料中的有机基体在高温下容易发生热降解，从而引起纤维破坏和界面降解，导致整个材料的强度和刚度下降。
因此，研究复合材料在高温环境下的强度和刚度变化规律，可以为材料的设计和工程应用提供重要的指导。
其次，高温环境对复合材料的疲劳性能产生影响。
在高温下，由于材料的热膨胀和结构的变形，材料的疲劳寿命可能会降低。
复合材料中的纤维和基体之间的界面往往是疲劳破坏的起始点，高温环境下界面的降解可能导致更早的疲劳破坏。
因此，研究复合材料在高温环境下的疲劳性能，可以为材料的使用寿命评估和结构的设计提供重要的依据。
此外，高温环境对复合材料的热性能产生影响。
复合材料在高温环境下的热导率、热膨胀系数等热性能参数可能发生变化，这对于高温工程中的热传导和热应力分析至关重要。
复合材料的热性能不仅影响材料的稳定性，还会影响材料的热阻性能和热膨胀行为。
因此，研究复合材料在高温环境下的热性能，可以为高温工程中的热分析和材料选取提供重要的参考。
最后，高温环境对复合材料的耐腐蚀性能也有一定影响。
在高温环境下，复合材料可能会受到氧化、化学侵蚀等腐蚀作用的影响。
这些腐蚀作用不仅会破坏复合材料的表面结构，还会导致材料的力学性能变化。
因此，研究复合材料在高温环境下的耐腐蚀性能，可以为高温工程中的材料选择和表面涂层设计提供重要的依据。
总之，高温环境下复合材料的力学性能研究具有重要的理论和实际价值。
高温环境下复合材料的耐热性分析
高温环境下复合材料的耐热性分析在现代工业和科技领域中，复合材料因其出色的性能而得到了广泛的应用。
然而，当面临高温环境时，复合材料的耐热性成为了一个关键问题。
了解和评估复合材料在高温下的性能表现，对于确保其在各种高温工况下的可靠性和安全性至关重要。
复合材料通常由两种或更多种不同性质的材料组合而成，以实现比单一材料更优异的性能。
常见的复合材料包括纤维增强复合材料（如碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料）和颗粒增强复合材料等。
这些材料在航空航天、汽车、能源等领域都有着重要的应用。
在高温环境下，复合材料的性能会发生显著变化。
首先是力学性能的下降，高温会导致材料的强度、刚度和韧性降低。
这是因为高温会影响材料内部的化学键和微观结构，使得原子和分子的运动加剧，从而削弱了材料的承载能力。
例如，碳纤维增强复合材料在高温下，碳纤维与基体之间的界面结合力可能会减弱，导致整体力学性能的下降。
其次，热膨胀系数的不匹配也是一个重要问题。
复合材料中的不同组分通常具有不同的热膨胀系数，在高温下会产生热应力。
如果热应力超过了材料的承受极限，就会导致材料开裂、分层等失效现象。
此外，高温还会引起复合材料的氧化和腐蚀，进一步降低其性能和使用寿命。
为了提高复合材料在高温环境下的耐热性，研究人员采取了多种方法。
一种常见的方法是选择耐高温的基体材料。
例如，使用陶瓷基体制备复合材料，可以显著提高其耐高温性能。
陶瓷基体具有较高的熔点和良好的热稳定性，能够在高温下保持较好的性能。
对增强纤维进行表面处理也是一种有效的手段。
通过在纤维表面涂覆一层耐高温的涂层，可以改善纤维与基体之间的界面结合性能，提高复合材料在高温下的力学性能。
此外，优化复合材料的制备工艺，如控制成型温度、压力和时间等参数，也能够改善其微观结构，从而提高耐热性。
在评估复合材料的耐热性时，需要采用一系列的测试方法和标准。
热重分析（TGA）可以测量材料在加热过程中的质量变化，从而确定其热稳定性和分解温度。
高温环境下复合材料的热膨胀特性研究
高温环境下复合材料的热膨胀特性研究复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的材料，具有高强度、轻量化和优异的特性。
然而，在高温环境下，复合材料的热膨胀特性可能会受到影响。
热膨胀是指物体在受热时体积的变化。
在高温环境下，由于复合材料中各种材料的热膨胀系数差异，可能会导致材料发生热应力，从而影响材料的性能和可靠性。
因此，研究高温环境下复合材料的热膨胀特性，对于预测和改善材料的性能至关重要。
一种常用的方法是通过热膨胀系数来描述复合材料的热膨胀特性。
热膨胀系数是材料在温度变化下单位温度变化时体积的变化率。
不同材料的热膨胀系数各异，因此在复合材料中，不同组分的热膨胀系数之间的匹配非常关键。
通过研究复合材料中各组分的热膨胀系数，我们可以理解材料在高温环境中的性能变化规律，并提出相应的改进方案。
此外，复合材料的热膨胀特性还受到复合工艺、界面结构以及成分比例的影响。
对于复合材料来说，界面是不同组份之间的结合处，直接影响着材料的力学性能、耐热性和阻燃性。
因此，研究复合材料界面结构的热膨胀特性对于提高材料的性能非常重要。
此外，通过改变复合材料的成分比例，可以调节材料的热膨胀特性，使其更适应高温环境下的应用。
在研究复合材料的热膨胀特性时，实验方法和数值模拟是常用的手段。
实验方法可以通过测量复合材料在不同温度下的尺寸变化，来获得其热膨胀系数。
这可以通过光学测量、激光干涉法或者静态拉伸试验等方法进行。
数值模拟方法可以通过建立复合材料的微观力学模型，通过有限元分析或者分子动力学模拟等方法，来计算材料在高温下的热膨胀系数。
除了研究复合材料的热膨胀特性外，还需要关注高温环境下复合材料的稳定性和耐久性。
研究复合材料在高温环境下的老化行为，了解材料的寿命和性能退化规律，可以为材料的应用提供重要参考。
此外，通过改进复合材料的配方、结构和制备工艺，可以提高材料的高温稳定性和耐久性。
综上所述，高温环境下复合材料的热膨胀特性研究对于材料性能预测和改进具有重要意义。
浅谈钢桥面铺装的结构与材料
浅谈钢桥面铺装的结构与材料一、钢桥面铺装破坏形式由于铺装层结构与铺装材料匹配问题造成的破坏形式大致有以下几类：1、铺装层与钢桥面板间的变形协调性不足及抗剪强度不足而引起推移病害；2、车轮荷载作用下造成纵向加劲肋上的铺装层出现负弯矩而使得面层受拉，并于往复作用下形成纵向裂缝；3、由于铺装层水密性能不佳造成雨水渗透，进而破坏钢面板与铺装层之间的粘结层；4、钢箱梁桥偏于柔性，振动变形幅度较大，而常见铺装层材料（沥青混凝土）在移动冲击荷载长期作用下，抗弯拉疲劳性能不足，引起铺装层材料疲劳破损。
当前钢箱梁桥面铺装系统中，钢板的弹性模量为21000MPa、线膨胀系数为1×10-5/℃，沥青混凝土类铺装层材料的弹性模量为800-1400MPa、线膨胀系数为2.16～3.06×10-5/℃，两者性能跨度较大，变形不协调问题突出，且沥青混凝土类材料防水性能较差、抗弯拉疲劳性能不足、温度敏感性大，亟需更为合理的功能匹配的钢桥面铺装组合。
二、钢桥面铺装数值模拟分析2.1铺装材料弹性模量影响分析根据正交异性钢桥面板的结构组成特点，选取有代表性的桥面板结构建模分析。
该模型包括4块横隔板以及8条纵向加劲肋，其平面尺寸为5760mm×9000mm（横向×纵向），铺装上、下层厚度分别为40mm、50mm。
采用有限元软件ANSYS对钢桥面铺装结构进行数值模拟，以壳单元Shell63模拟钢板、横隔板及纵向加劲肋，实体单元Solid65模拟桥面铺装层。
假设铺装层与钢桥面板完全连续，并可通过共节点的方式处理铺装层与钢板的连接问题。
简化轮载根据《公路桥涵设计通用规范D60-2004》中对后轴车轮着地宽度及长度（0.6m×0.2m）及后轴重力标准值140kN，荷载集度为0.58MPa。
为满足行车舒适以及抵抗车辙的需要，铺装上层选用SMA沥青混凝土，其弹性模量为1.5GPa；钢材弹性模量取210GPa；铺装下层分别计算弹性模量为1GPa至35GPa范围内的材料，进而对分析铺装层进行承载分析。
高温环境下复合材料力学性能研究
高温环境下复合材料力学性能研究引言：随着科技的不断进步和工业的发展，复合材料在航空航天、汽车制造、能源行业等领域得到了广泛应用。
然而，在高温环境下，复合材料的力学性能会发生显著变化，这对于工程应用产生了重大影响。
因此，研究高温环境下复合材料的力学性能，对于确保工程结构的安全可靠性至关重要。
热膨胀性：在高温下，复合材料的热膨胀性是一个重要的研究内容。
热膨胀系数是材料在单位温度变化时线膨胀量的比例，它描述了材料在高温下的线膨胀行为。
复合材料由于不同材料的组合，其热膨胀系数通常比单一材料要高。
通过研究复合材料的热膨胀性，可以了解材料的线膨胀行为及其对工程结构的影响。
力学性能：复合材料在高温环境下的力学性能也是一个关键研究方向。
在高温下，材料的强度、刚度和韧性等力学性能会受到显著影响。
一般来说，复合材料的强度和刚度会随温度的升高而降低，而韧性则表现出与温度相关的变化规律。
了解复合材料在高温环境下的力学性能变化规律，有助于通过工程设计和材料选择来提高工程结构的高温适应性。
热氧化降解：在高温环境下，复合材料还会经历热氧化降解的过程。
热氧化降解是指材料在高温氧气环境下发生氧化反应，引起材料性能的恶化。
复合材料中的有机基质和纤维往往是热氧化降解的主要对象。
研究复合材料在高温环境下的热氧化降解行为，有助于延长材料的使用寿命和改进材料的耐高温性能。
界面性能：复合材料的性能不仅受各组成材料的性能影响，还受材料界面的影响。
在高温环境下，界面性能的变化对复合材料的力学性能有重要影响。
界面性能主要包括界面剪切强度、能量传递效率和界面稳定性等指标。
研究复合材料在高温环境下的界面性能变化规律，有助于优化材料的界面结构设计，提高复合材料的耐高温性。
结论：高温环境下复合材料力学性能的研究对于工程应用具有重大意义。
通过研究复合材料的热膨胀性、力学性能、热氧化降解和界面性能等方面，可以为工程结构的高温应力分析和材料选型提供理论依据。
进一步提高复合材料在高温环境下的适应性，将推动科技进步和工业发展。
新型钢桥面铺装材料的宏观力学性能研究的开题报告
新型钢桥面铺装材料的宏观力学性能研究的开题报告一、研究背景钢桥面板是桥梁的重要组成部分，它直接接触路面并承担车辆荷载，因此具有重要的地位和影响。
传统的钢桥面板的铺装材料主要为混凝土，但由于混凝土自身性质的限制，其具有容易龟裂、耐久性差、维护成本高等缺点。
近年来，新型钢桥面铺装材料逐渐被广泛应用，例如路面涂料、高强度耐磨钢板、聚合物、玻璃钢等。
这些新型材料具有优秀的性能和重要的应用前景。
二、研究内容本研究将针对新型钢桥面铺装材料进行宏观力学性能研究，主要内容包括：1.钢桥面铺装材料力学性质测试通过对路面涂料、高强度耐磨钢板、聚合物和玻璃钢等材料进行拉伸、弯曲、剪切等力学性质测试，获取其力学性能指标，包括弹性模量、抗拉强度、屈服强度、断裂伸长率等，以此评价材料的机械性能。
2.钢桥面铺装材料的应力-应变关系分析将测试结果进行数据处理，得到新型钢桥面铺装材料的应力-应变关系曲线，分析不同材料的应力-应变规律，从中比较不同材料的性能优劣，并对材料的工程应用提出建议。
三、研究意义1.提高桥梁的行驶安全性，减少交通事故新型钢桥面铺装材料的机械性能对于桥梁的行驶安全性至关重要，本研究可以通过对材料性能的评价和建议，为桥梁铺装材料的选取提供科学依据。
2.提高桥梁的使用寿命，降低维修成本新型钢桥面铺装材料的选用可以有效提高桥梁的使用寿命，同时降低维修成本，本研究将为相关行业提供可行的技术支持和建议。
四、研究方法1.采用试验方法进行测试本研究将采用试验方法对新型钢桥面铺装材料进行力学性能测试，通过标准化测试流程获取弹性模量、抗拉强度、屈服强度、断裂伸长率等机械性能数据。
2.采用数值模拟方法进行应力-应变分析通过统计数据和数学建模，本研究将运用有限元分析等数值模拟方法得到新型钢桥面铺装材料的应力-应变分析结果，分析不同材料力学性能特点，为后续材料工程应用提供指导建议。
五、预期成果1.获取新型钢桥面铺装材料的弹性模量、抗拉强度、屈服强度、断裂伸长率等强度指标，进行数据统计和分析。
复合钢板界面处高温蠕变特性的研究进展
塑性 变形 。
２ ． ２ ． １ ． ２ 高 温蠕 变断裂 机 理
金 属材 料 的高温 断裂都 是 在经历 了蠕 变 ３个 阶段后 ， 发 生 的蠕 变 断 裂 。高 温 蠕 变 时 的普 遍 断
ａ ．直 接结 合 ， 中间没 有 新 合 金 生 成 ， 利用 ｘ
１ ． １ 复合 钢板 爆 炸成 形过 程 复合 钢板 爆炸 复合 过程 常采 用平 行 法和 角度
法 两种 方 式 。 当炸 药 一 端被 引爆 后 ， 爆 炸产 物 形
射线 能谱 仪进 行 微 区成 分 分 析 表 明 ， 从 复 层 到基 层 合 金元 素成 分均保 持 原材料 基 体 的成 分 。这种
接 压延 法 、 爆炸法 、 扩 散 结 合法 和硬 钎 焊 压延 法 。
常用 的压 力 容器 复 合 钢 板 通 常 采 用 爆 炸 法成 形 。 爆 炸法成 形 是通 过爆 炸所 产生 的冲击力 使 得两种 金属 接触 表 面金 属 原 子 距 离 达 到原 子 间距 ， 并 在 表 面缺 陷和 高温 激 活 的 作 用下 形 成 键 合 ， 从 而形
文 献 标 识 码 Ａ 文章 编 号 ０ ２ ５ ４ － ６ ０ ９ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ － ０ ５ ４ ７ － ０ ５
究 等 ６个 方 面 的 综 述 ， 总 结 了 当前 国 内外 对 复 合 钢 板 界 面 处 高 温 蠕 变 特 性 研 究 的 现 状 。
关 键 词 复 合３
随着 工业 技术 的 不断 发展 ，各 行各 业 对 结构
成 高压脉 冲载荷 ， 直接作 用 在复层 上 ， 复层 在几 秒 种 内被加 速到 几百 米每 秒 的高速 。它从 起 始端 开 始依 次 与基层 相 碰撞 ， 当 两 层板 以一 定 角 度 碰撞
新型钢桥面铺装结构的力学性能分析
Ｓ Ａ． Ｍ １ ３
为代 表 的环氧 树脂 沥青 混凝 土方 案及 德 国、 日本 近 期采 用的 改性沥 青Ｓ ＭＡ方 案 。以上铺 装 层材 料 在 我 国都有应 用 ，并且 从结 构力 学分 析 、材料 设 计 、施 工控制 中积 累 了较 多的成 功经验 ，但 整体 上绝 大 部分桥 面铺装 的使用年 限不超过 其 设计服 役期 的一 半 ，许多桥 梁通 车后 不 到两年 时 间桥面 铺装 即 出现严 重 的铺 面 开裂 、局 部拥包 、车 辙等 结 构性 病 害 叫Ｊ 。因此 ，对 桥 面铺 装层 进 行相 应 的研 究 ，对 大跨 径 正交异 性钢桥 面 铺装 的设 计与 施工 具有 重要 意义 。 本文 以闭 口梯形 加劲 肋正 交异 性钢桥 面 的铺 装体 系作 为研 究对象 ，运 用有 限元 方法 ，分析 新 型钢 桥面铺 装 结构在水 平和 竖直 荷载 作用 位置 变 化 时 ，新型铺 装 结构 的受 力变化 规律 ，并 比较 了 不 同铺 装结构 在相 同荷 载作 用下 的铺 装层 受力变
（ 武汉理工大学 ａ ． 道路桥梁与 结构工程湖北省重 点实验室 ；ｂ材料科学与工程学院 ，湖北 武汉 ４ ０ ７ ） ． ３ ０ ０
摘 要 ：针对 目前正交异性钢桥面铺装层常见的裂缝、推移、局部拥包等破 坏形式铺 装层 最大 拉应 力和表 面最大 竖向位移 、最大剪应力 的影 响，并与传统 的沥 青混凝土铺装结构进行对 比分析 。分析结果表明：采用新型的铺装结构 比沥青混凝土铺装结构的最大拉应 力、 表面最大竖 向位移、铺装层表面和底面的最大剪应力都有一定程度的降低 ，因此能较好 的控制钢桥面铺装层 的 破坏 。 在采用新型桥面铺装结构时应以铺装 层横 向最大拉应力、 最大横向剪应 力作为铺 装层 开裂 破坏控制 指标 。 研究结果可 以为大跨 径钢箱梁桥面铺装 设计提供理论参考． 关键词：正交异性钢 桥面 铺装层 ；有 限元法 ；竖直荷载 ；水平荷载 ；对 比分 析 中图分类号：Ｕ４ ３３ ４． ３ 文献标 识码 ：Ａ 文章编号 ：１７ —０ ７２ ０ ）４０ ２ —４ ６ ２７ ３ （０ ８０ —０ ３０
钢桥面GA+SMA铺装结构材料性能优化
。
到提高改性沥青疲劳寿命 的目的 。 １ ２ 胶 结料 性 能研 究 ．
选用 ７ 青 制 备 了 高 弹 改 性 沥 青 ， 了便 于 Ｏ沥 为 对 比分 析 ， 时制备 了 Ｓ Ｓ改 性 沥 青 以对 ２种 改 性 同 Ｂ
沥 青进 行性 能 对 比试验 ， 果见 表 １ 结 。
公路 交通技 术
２１ ０ ２年 ２
Ｔ ｃ ｎｌ￣ ｆ ｉ ｗ ｖａ ｄＴ ａ ｓｏｔ Ｆ ｂ ２ １ Ｎ ． ｅ ｈ ｏｏｖｏ ｚ ａ ｎ ｒ Ｄ ｒ ， Ｈ ｈｎ ｅ ．０ ２ ｏ１
钢桥 面 Ｇ Ａ＋Ｓ ＭＡ铺 装 结 构 材 料 性 能 优 化
刘 颖
（ 商 局 重 庆 交 通 科 研 设 计 院有 限公 司 ， 庆 招 重 ４０６ ） ０ ０ ７
节 能和 环保 角 度 上讲 ， 增 大 了能 源 的消 耗 和 废 气 还
粉尘 的排 放 。
针 对 底 面 层 Ｇ ０加 上 面 层 改 性 沥 青 Ｓ １ Ａ１ ＭＡ ０ 这 一钢 桥 面典 型 铺 装 结 构 所 存 在 的 上 述 问 题 ， 者 笔 对 沥青 混 凝 土铺 装 材 料 进 行 性 能 优 化 ， 发 出 了用 开
摘
要： 对底 面层 浇筑式沥青混凝 土（ Ａ 加上 面层 改性沥青 Ｓ Ｇ ） ＭＡ这一钢桥 面典型铺 装结构进行 沥青混凝土材料性
能优 化 ， 研制 出一种用 于钢桥 面 Ｓ ＭＡ铺装 的胶 结料一 高弹沥青 ， 开发 出一种可以有效 降低 Ｇ Ａ施工 温度 的专用聚合 物 改性 沥青。对 高弹改 性 Ｓ 以及 聚合 物 改 性 沥 青 Ｇ ＭＡ Ａ进 行 了试 验验 证 ， 果 表 明 ： 结 高弹 改 性 沥 青 Ｓ １ ＭＡ ０的
高温环境下复合材料的力学性能研究
高温环境下复合材料的力学性能研究摘要：随着高温工艺应用的不断发展，复合材料在高温环境下的性能研究变得越来越重要。
本文旨在探讨高温环境下复合材料的力学性能，并对其影响因素进行综述。
首先，介绍了高温环境对复合材料力学性能的影响，其中包括热膨胀、热沉降等因素。
然后，详细探讨了高温下复合材料力学性能的三个关键因素：微观结构、界面性能和热稳定性，分别阐述了它们对复合材料性能的重要影响。
最后，介绍了一些目前常用的测试方法和评价指标，以便更准确地评估高温环境下的复合材料力学性能。
1. 引言复合材料是由纤维增强体和基体组成的材料，由于其优异的性能，广泛应用于航空、汽车、能源等领域。
然而，在高温环境下，复合材料的力学性能可能会受到严重的影响。
因此，研究高温环境下复合材料的力学性能具有重要意义。
2. 高温环境对力学性能的影响在高温环境下，复合材料可能会发生热膨胀、热沉降等现象，这些现象对复合材料的力学性能产生直接影响。
例如，热膨胀可能导致复合材料的微裂纹扩展，从而降低其强度和刚度。
热沉降则可能导致复合材料的变形和失效。
3. 微观结构对高温性能的影响复合材料的微观结构对其高温性能具有重要影响。
纤维与基体的界面特性、纤维取向和纤维体积分数等参数都会影响复合材料的力学性能。
合理设计和优化微观结构可以提高复合材料在高温环境下的性能。
4. 界面性能对高温性能的影响复合材料中纤维和基体之间的界面性能是高温性能的关键因素之一。
界面黏结力和界面摩擦等参数会影响复合材料在高温环境下的疲劳性能和承载能力。
因此，提高界面性能是提高复合材料高温性能的重要手段之一。
5. 热稳定性对高温性能的影响复合材料的热稳定性是其在高温环境下长期使用的关键。
研究复合材料的热稳定性可以为其设计和应用提供重要依据。
热解动力学、热剥离以及氧化等因素都会影响复合材料的热稳定性。
6. 高温性能评价方法为了更准确地评估复合材料在高温环境下的力学性能，需要采用一些有效的测试方法和评价指标。
高温工况下的复合材料力学性能分析
高温工况下的复合材料力学性能分析高温环境对于复合材料的力学性能具有重要影响。
在高温条件下，复合材料的力学性能会发生变化，这主要是由于高温引起的材料结构和化学成分的改变。
首先，高温会导致复合材料的微观结构发生变化。
复合材料由纤维和基体组成，高温会使纤维和基体的结构发生热膨胀，从而导致材料内部的应力分布发生改变。
此外，高温还会使得纤维和基体之间的界面发生变化，进一步影响复合材料的力学性能。
其次，高温还会引起复合材料的化学成分的改变。
在高温环境下，复合材料的基体材料会发生氧化、失水等化学反应，从而导致材料的质量和性能发生变化。
同时，高温还会加速纤维的老化过程，破坏纤维的结构，使其失去原有的强度和刚度。
在高温工况下，复合材料的力学性能也会相应发生变化。
首先是材料的拉伸性能。
高温环境会使得复合材料的拉伸强度和屈服强度下降，这是由于高温引起的材料内部的微观结构和化学成分的变化导致的。
此外，高温还会使得材料的延伸率增加，即在同样的受力下，材料发生更大的变形。
其次是材料的弯曲性能。
高温对复合材料的弯曲性能会产生明显的影响。
在高温环境下，复合材料的弯曲刚度会下降，这是由于纤维和基体的热膨胀所致。
此外，高温还会使得材料的弯曲强度下降，从而导致材料在弯曲载荷下更容易发生破坏。
最后是材料的冲击性能。
高温环境对复合材料的冲击性能产生显著影响。
在高温条件下，复合材料易发生热胶击穿，使其冲击韧性降低。
此外，高温也会引起材料内部的微观结构破坏，导致材料的冲击强度下降。
综上所述，高温工况下的复合材料力学性能会发生显著变化。
这对于复合材料在高温环境下的应用提出了挑战。
为了提高复合材料的高温性能，需要从材料的结构设计、界面改进以及材料的制备工艺等方面入手，以克服高温对复合材料力学性能的不利影响。
同时，也需要开展更多的实验和模拟研究，深入了解高温环境对复合材料力学性能的影响机理，为高温下复合材料的应用提供科学依据。
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GA+EA钢桥面铺装复合结构的高温性能与力学特性胡靖;钱振东;杨宇明【摘要】The high temperature performance and mechanical properties of composite structure constructed by gussasphalt and epoxy asphalt(GA+EA) considering coupling effect of load and temperature were studied, the rheological parameters of GA were established, and the compressive stress and shear stress of paving structure under worst temperature were analyzed by multi-scale and sub-model finite element technology. Finally, the changes of rutting depth and creep strain at the situation of continuous temperature changing were predicted. The results show that the local vertical compress stress at the center of load of GA is diffused by EA, but the shear stress on bottom of GA is large. The vertical compress stress of GA bottom under the center of double load is 0.85 MPa because of the additive effect of load. Under worse temperature changing condition, the deformation of GA accounts for above 90% of that of paving structure; however, the total rutting depth is only 0.32 mm. The permanent deformation of paving structure mainly appears at 10:00−16:00. The composite paving structure of GA+EA can utilize the advantages of GA and EA, and it has excellent performance of anti-deformation.%研究钢桥面浇注式沥青混凝土与环氧沥青混凝土(GA+EA)复合铺装结构在荷载和温度耦合下的高温性能及力学特性。
分析GA层的高温流变参数，采用多尺度与子模型有限元技术建立分析最不利温度下复合铺装层结构的压应力、剪应力分布状态，并预估连续变温条件下复合结构的车辙深度及蠕变应变随时间变化情况。
研究结果表明：EA层扩散了荷载中心GA层压应力，但其底受剪应力较大。
双轮中央处GA层由于荷载叠加作用处于不利状态，其层底压应力达0.85 MPa。
最不利连续变温条件下，EA层变形量较小，GA层占铺装结构永久变形90%以上，但总体车辙深度仅为0.32 mm。
铺装结构永久变形主要产生于夏季10：00−16：00高温时段。
GA+EA结构较好地利用了各自材料的优点，具有良好的高温抗永久变形性能。
【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】7页(P1946-1952)【关键词】复合结构;高温性能;力学特征;温度作用;多尺度子模型【作者】胡靖;钱振东;杨宇明【作者单位】东南大学智能运输系统研究中心，江苏南京，210096;东南大学智能运输系统研究中心，江苏南京，210096;东南大学智能运输系统研究中心，江苏南京，210096【正文语种】中文【中图分类】U443.33;U416.2钢桥面沥青混凝土铺装是铺筑在正交异性钢桥面板上的薄层构造，直接承受荷载、环境及结构变形等综合作用，受力条件十分不利。
现阶段我国钢桥面铺装大多采用双层环氧沥青混凝土以避免车辙等病害，但双层环氧沥青混凝土铺装在使用过程中会因抗疲劳性能不足而产生裂缝[1]。
为防止环氧沥青混凝土铺装层开裂，并考虑桥道系对铺装层变形追从性的要求，“上层环氧沥青混凝土(EA)+下层浇注式沥青混凝土(GA)”复合结构从理论上将同样具备优良的使用性能。
单纯从铺装材料性能的角度分析，GA在高温及荷载作用下容易产生车辙变形，因此有必要重点研究复合结构在车载及温度耦合作用下的力学响应及高温性能。
国内外已经提出了一系列的本构模型用以模拟沥青混凝土的黏弹性特性，并以此为基础对沥青路面的高温性能开展了大量研究。
沥青混凝土的高温永久变形主要是由黏塑性变形引起，时间硬化蠕变模型能较好的拟合沥青混凝土材料的变形特性[2]。
利用Maxwell模型及有限元法对车辙深度进行预估，结果与加速加载试验结果也基本吻合[3]。
Mostafa等[4]采用Prony级数将沥青混凝土的松弛模量转化为蠕变柔量，采用广义Maxwell模型拟合得到材料参数。
Burgers黏弹性模型用于车辙预估时，与试验值也具有较好相关性[5−6]。
鉴于EA已有相关试验研究[7]，本文作者对GA的黏弹性本构进行试验研究。
1 复合结构材料参数1.1 浇注式沥青混合料动态模量试验GA采用SBS改性沥青为基质沥青，按特立尼达湖沥青(TLA)和SBS改性沥青质量比为3:7配制的混合沥青为沥青结合料。
级配选用德国0/8级配，油石比为9.2%。
采用简单性能试验仪(SPT)对GA的动态模量进行研究。
试件为100 mm×150mm(直径×高度)的圆柱体试件。
试验温度为20，40和60 ℃。
利用加载频率为0.1，0.2，0.5，1，2，5，10，20和25 Hz正矢波进行轴向加载，测定相应的应力和轴向应变，计算相应频率下的动态模量。
围压为138 kPa，该围压能较好地模拟路面的受力状态，适合于三轴试验[8]。
按照AASHTO TP62试验规程进行试验，采用控制应变方式加载，试验结果如图1所示。
1.2 浇注式沥青混合料流变性能作为典型的黏弹性材料，沥青混合料的流变性能对温度和时间具有很强的依赖性。
采用SPT进行三轴重复荷载永久变形试验获取GA高温下流变参数。
试件直径×高度为100 mm×150 mm。
试验温度分别为20，40和60 ℃，偏应力水平为0.7 MPa，试验结果如图2所示。
1.3 有限元模型数值参数1.3.1 浇注式沥青混合料流变学参数回归沥青混合料的永久变形通常可以表示为温度T、应力q和时间t的函数，即当采用Bailey−Norton规律分析沥青混合料的变形时，时间硬化蠕变模型的表达式为式中：q为应力；C1，C2和C3为依赖于温度的模型参数。
假定q不随时间t变化，有令则有式中：为应变速率；A，m，n为蠕变参数，依赖于温度及应力水平。
在进行蠕变参数回归时，对永久变形试验结果进行多元线性回归，得到GA的非线性蠕变参数，如表1所示。
由于温度较低时，沥青路面基本不产生高温病害，因此仅考虑大于40 ℃时的高温情况[9]。
铺装层的弹性模量仅用于铺装结构弹性变形的计算，对铺装层的永久变形发展没有影响；而环氧沥青混合料的高温性能优异，在荷载作用下几乎不会产生车辙，取其60 ℃条件下的蠕变参数，并不随环境温度而改变。
1.3.2 浇注式沥青混合料流变学参数有效性验证为验证回归得到的流变参数的有效性，利用ABAQUS建立三轴永久变形仿真模型，根据GA的蠕变参数计算圆柱试件的轴向应变。
单元类型为线性缩减积分单元C3D8R，限制模型底部的竖向位移，而仅在圆柱底部中心点处限制其侧向位移。
数值结果如图3所示。
由图3可知：时间硬化蠕变模型对三轴重复荷载永久变形试验结果具有较好的拟合度，因而采用该蠕变参数进行钢桥面铺装的高温性能研究是可行的。
2 复合结构有限元模型通过分析复合结构在高温条件下的温度应力，并以此为初始应力场导入钢桥面铺装力学分析模型，研究铺装层在温度场与应力场耦合作用下的力学响应。
本文采用多尺度建模技术，数值模型的基本参数如表2所示。
根据某大桥铺装形式，GA和EA厚度分别为35 mm和25 mm。
按《公路桥涵设计通用规范》，取公路−Ⅰ级车辆荷载作用于钢箱梁段，并采用“子模型”技术截取局部梁段模型，以获取精确边界条件。
对于局部梁段模型，采用双轮矩形均布荷载，单轮接地长×宽为20 cm×25 cm，两轮中心矩为30 cm，接地压力为0.7 MPa。
最不利荷载中心位于2个U型加劲肋之间的中点，纵向位于相邻两横隔板跨中[10]，如图4所示。
铺装结构温度场选取夏季高温季节的最不利时段，假设铺装层表面温度为69 ℃，桥面钢板温度为58 ℃作为温度场计算铺装结构力学响应。
车辙预估时，则采用最不利季节(夏季)24 h温度变化作为温度场，铺装层热力学参数采用相关文献结果[11]，如表3所示。
车辙预估采用荷载作用时间累加的方法，将动载简化为静载作用[12]。
通过施加持续恒载来模拟荷载的重复作用，按式(6)将荷载作用次数转化为荷载累计作用时间。
式中：ta为轮载累积作用时间；N为作用次数；P为轴重；nw为轴的轮数；p为接地压力；B为轮胎接地宽度；v为行车速度。
根据式(6)，可得轴载一次作用的时间为15 ms，计算得到荷载在车速60 km/h下轴载作用50万次的累计荷载作用时间为7 500 s。
根据某大桥交通流日分布规律，将荷载累计作用时间按时段进行分布，结果如图5所示。
3 高温条件下复合结构力学响应与车辙预估3.1 复合结构力学响应铺装结构由于荷载作用产生蠕变和横向剪切变形而形成车辙病害。
分析最不利温度(铺装表面温度为69 ℃，桥面钢板温度为58 ℃)条件GA+EA复合结构在荷载作用下，轮载作用中心与双轮中央处的竖向压应力和横向剪切应力进行计算研究，最不利高温条件下铺装层压应力和横向剪应力随深度变化如图6所示。
由图6(a)可以看出：左轮与右轮作用中心处的竖向压应力随深度的变化趋势几乎相同，但双轮中央处的压应力变化情况则完全相反。
轮载作用处的EA层承受较大竖向压应力，但由于EA层对荷载的扩散作用，GA层所承受的竖向压应力出现了较大幅度的下降，由800 kPa下降到450 kPa，这表明该种复合结构能较好的发挥材料各自的性能。