CONTENTS Road Engineering Research on Influence of RAP Content on Property of Emulsified Asphalt Stabilized Macadam Mixture Ji Zenghui, Guan Yongsheng

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1 XIANDAI JIAOTONG JISHU 目 次 双月刊 (004 年创刊 ) 014 年第 11 卷第 期 4 月 6 日出版 中国学术期刊综合评价数据库统计源期刊中国期刊全文数据库全文收录期刊中国核心期刊 ( 遴选 ) 数据库全文收录期刊中文科技期刊数据库 ( 全文版 ) 收录期刊美国 剑桥科学文摘 (CSA:MI) 收录期刊 主管单位江苏省交通运输厅 主办单位江苏省交通科学研究院 编委会委员 主任委员金 凌 副主任委员 符冠华 沈祥浩 委 员 ( 以姓氏笔画为序 ) 丁 峰 丁军华 王 炜 王元春 王义刚 王永安 王军华 王昌保 邓学钧 吕志涛 吉 林 许长新 朱绍玮 孙兴焕 江瑞龄 何 平 吴寿昌 吴赞平 陈启美 陈荣生 张 毅 张立早 邵介贤 邵容光 杨国忠 钟建驰 赵 亻黾 贾 渝 顾德军 梅正荣 崔小龙 寇化栋 董文虎 缪玉玲 潘卫育 主 编王家强 副主编黄永勇 责任编辑甘 霖 张小敏 英文编辑甘 霖 张小敏 编辑出版 编辑部 地 址南京市水西门大街 3 号 邮 编 电 话 ( 副主编 ) ( 编辑 ) ( 广告 ) 网 址 E - mail xdjtjs@jsti.com 印刷南京南海彩印印刷有限公司发行江苏省邮政局订阅全国各地邮政局邮发代号 8-39 定价每期 10 元, 全年 60 元中国标准连续出版物号 ISSN CN /U 广告经营许可证号 道路工程 不同铣刨料掺量对乳化沥青稳定碎石混合料性能影响研究吉增晖, 关永胜, 郑炳锋 (1) 新旧路面联结层沥青与集料洒布量的试验研究朱磊, 韦武举, 马驰 (6) 多孔玄武岩沥青混合料在赤朝高速中的应用胡洋, 王本华 (9) 成品湿法橡胶沥青 AR-SMA13 的应用研究章荣福, 孙雪伟, 陈李峰, 杨响 (1) 干线公路抗裂嵌挤型水泥稳定碎石施工技术丁泽民, 余晖, 郑炳锋 (16) 桥隧工程 大跨径预应力混凝土箱梁桥长期变形不收敛成因分析季新年, 张冬冬, 段壮志, 赵启林 (19) 高烈度地震区不等高墩桥梁延性抗震计算分析郭红雨 (5) 钢桁腹组合梁桥静载试验分析黄淞文, 张建东, 汪宜军, 董峰 (9) 南河川渭河特大桥转体结构设计及计算分析赵玲, 辛慧 (33) 广东港东江公路大桥悬臂 T 构桥梁维修阳春龙, 何任远 (37) 综合法超前地质预报在天成山隧道中的应用马怀鹏, 陈建祥, 唐连权 (41) 交通工程 高烈度地震区公路网抗灾能力评价指标体系研究王明文, 孙小年, 杨光 (45) 中外营运车辆驾驶员适宜性演化规律对比研究刘流, 杭文, 喻丽丹, 何杰 (49) 基于道路三维线形指标的安全评价研究刘岩, 杨洋 (53) 右置掉头与右转共用车道通行能力研究吴晶晶, 郭唐仪, 任俊伟 (57) 过饱和干道交通信号协调控制方法研究柳祚满, 洛晨, 张军锋 (60) 基于 VISSIM 的交叉口信号控制优化邹亮, 潘洲, 陈晟 (64) 基于粗糙集属性理论和差分进算法的交通事故黑点成因分析李亚军 (68) 宁高高速公路机电工程低碳改造设计方案研究时修云 (7) 港航工程 扶壁挡土墙卸荷板设计研究吴海根 (76) 轨道交通 涂油技术对曲线钢轨磨耗与振动的影响分析张斌, 黄家豪 (80) 铁路综合客运枢纽静态导向标识系统设置汤天培, 马健霄, 陶怀仁 (84) 城市轨道交通工程预拌混凝土质量控制杨树荣, 杨飞飞, 何宏荣 (88) 运输经济与物流 基于规模 范围 网络特征的江苏省运输服务产业实证分析陶绪林, 聂娜, 周晶 (9) 管理 以公交为导向的城市土地开发模式探讨范健, 李冬梅, 白桦 (97)

2 CONTENTS Road Engineering Research on Influence of RAP Content on Property of Emulsified Asphalt Stabilized Macadam Mixture Ji Zenghui, Guan Yongsheng, Zheng Bingfeng(1) Experimental Study on Spread Quantities for Asphalt and Aggregate in Old and New Pavement Link Layer Zhu Lei,Wei Wuju,Ma Chi(6) Application of Porous Basalt Asphalt Mixture in Chi Chao Expressway Hu Yang, Wang Benhua(9) Application of Finished Wet Rubber Asphalt AR SMA13 Zhang Rongfu, Sun Xuewei, Chen Lifeng,, Yang Xiang(1) Construction Technology of Cracking Resistance of Cement Bound Granular Aggregate in Arterial Highway Ding Zemin, Yu Hui, Zheng Bingfeng(16) Bridge & Tunnel Engineering Cause Analysis of Long Term Deformation without Convergence for Long Span Prestressed Concrete Box Girder Bridge Ji Xinnian, Zhang Dongdong, Duan Zhuangzhi, Zhao Qilin (19) Seismic Ductility Calculation of Bridge with Unequal Piers in Height in High Intensity Seismic Region Guo Hongyu (5) Static Load Test Analysis of Steel Truss web Concrete Composite Bridge Huang Songwen, Zhang Jiandong, Wang Yijun, Dong Feng(9) Design and Calculation Analysis of Swivel Structure for Weihe River Super Large Bridge in Nanhechuan Zhao Ling, Xin Hui(33) Maintenance of T shaped Cantilever for Dongjiang River Bridge in Guangzhou port Yang Chunlong, He Renyuan(37) Application of Comprehensive Advanced Geological Forecast in Tianchengshan Tunnel Ma Huaipeng, Chen Jianxiang, Tang Lianquan(41) Communication Engineering Study on Evaluation Index System for Highway Network Disaster Resistance Ability in High Intensity Seismic Region Wang Mingwen, Sun Xiaonian, Yang Guang (45) Comparative Study on Evolution Characteristics of Chinese foreign Professional Driver Suitability Liu Liu, Hang Wen, Yu Lidan, He Jie(49) Road Safety Evaluation Research Based on 3D Geometric Alignments Liu Yan,Yang Yang(53) Study on Capacity of Right located U turn and Right turn Shared Lane Wu Jingjing, Guo Tangyi, Ren Junwei(57) Research on Traffic Signal Control Method of Oversaturated Artery Liu Zuoman,Luo Chen,Zhang Junfeng(60) Optimization of Intersection Signal Timing Based on VISSIM Zou Liang, Pan Zhou, Chen Cheng(64) Cause Analysis of Traffic Accident Black Spots Based on Rough Set Theory and Attribute and Differential Evolution Method Li Yajun(68) Research on Low carbon Optimization Design of Electromechanical Engineering in Ninggao Expressway Shi Xiuyun(7) Port & Navigation Engineering Optimization Design of Unloading board Attach to Buttresses Retaining Wall Wu Haigen(76) Rail Transportation Effect Analysis of Lubricant Technology on Curve Rail Wear and Vibration Zhang Bin, Huang Jiahao(80) Setting Methods of Static Guiding Sign System for Rail Comprehensive Passenger Terminal Tang Tianpei,Ma Jianxiao,Tao Huairen(84) Quality Control of Premixed Concrete for Urban Rail Traffic Engineering Yang Shurong,Yang Feifei,He Hongrong(88) Transportation Economy & Logistics Empirical Analysis of Jiangsu Transportation Industry Based on Characteristics of Scale, Scope and Network Tao Xulin, Nie Na, Zhou Jing(9) Management Discussion on Urban Land Development Mode Based on Transit Oriented Development Fan Jian,Li Dongmei,Bai Hua(97)

3 第 11 卷第 期 014 年 4 月 Modern Transportation Technology Vol. 11 No. Apr. 014 不同铣刨料掺量对乳化沥青稳定碎石混合料性能影响研究 吉增晖 1, 关永胜, 郑炳锋 (1. 江苏省扬州市公路管理处, 江苏扬州 5007;. 江苏省交通科学研究院股份有限公司, 江苏南京 1111) 摘要 : 通过物理力学室内试验, 探讨不同铣刨料掺量对乳化沥青稳定碎石混合料性能的影响 结果表明, 不掺加铣刨料的混合料最大干密度最大 ; 干湿劈裂强度与空隙率有一定的相关性 ; 不同铣刨料掺量对混合料冻融劈裂强度影响不大 ; 不掺加铣刨料的混合料 7 d 无侧限抗压强度最小 ; 不同铣刨料掺量的混合料在 15 下的破坏应变均大于 800με, 具有一定的抗变形性能, 可以减少沥青路面的基层反射裂缝 关键词 : 乳化沥青 ; 稳定碎石混合料 ; 铣刨料掺量 ; 物理性能 ; 力学性能 ; 抗变形性能中图分类号 :U414 文献标识码 :A 文章编号 : (014) Research on Influence of RAP Content on Property of Emulsified Asphalt Stabilized Macadam Mixture Ji Zenghui 1, Guan Yongsheng, Zheng Bingfeng (1. Yangzhou Highway Management Office, Jiangsu 5007, China;. Jiangsu Transportation Institute, Nanjing 1111, China) Abstract: Through physical mechanics test, this paper studied influence of different RAP contents on property of emulsified asphalt stabilized macadam mixture. The test results showed that the mixture without RAP had the highest maximum dry density, and there was certain correlation between splitting strength and porosity. Furthermore, different RAP contents had little influence on the freeze thaw splitting strength, and the mixture without RAP had the lowest unconfined compressive strength of 7days. What's more, at 15 failure strain of the mixture with different RAP contents was above 800 με. The mixture had some deformability, and could reduce the reflection crack of asphalt pavement. Key words: emulsified asphalt; stabilized macadam mixture; RAP content; physical property; mechanical property; deformation resistance 1 概述乳化沥青稳定碎石混合料是一种复杂的复合材料, 是由乳化沥青 水泥作为稳定剂与集料拌和形成的混合料 压实成型的混合料, 在行车荷载和环境温度作用下, 水分不断蒸发 乳化沥青不断破乳并恢复沥青粘结性质, 一个月后乳化沥青稳定碎石 混合料含有很少量的水分, 强度基本形成 [1-5] 其 强度形成过程分为以下步骤 : 乳化沥青与集料的粘附 分解破乳 水分蒸发 恢复原有的粘结性能, 在压实作用下, 破乳后沥青与铣刨料 新集料紧密 粘结在一起并最终形成强度 [6-7] 乳化沥青可以处治不同质量等级的筑路材料 以及路面铣刨料, 在常温下拌和 摊铺 碾压, 有效降低施工能耗, 节省工程造价 同时作为下面层或基层可以提高整体变形能力, 减轻沥青路面反射 基金项目 : 江苏省交通运输厅科研项目 ( 项目编号 :0001Y04-) 作者简介 : 吉增晖 (1970-), 男, 江苏扬州人, 高级工程师, 主要从事公路建设管理工作

4 014 年 裂缝, 节省后期养护费用 [8-10] 目前, 乳化沥青稳 定技术主要应用于路面再生混合料, 广泛用于公路大中修养护工程中, 但不同铣刨料掺量对乳化沥青稳定碎石混合料性能的影响研究不足, 尤其是缺乏对不掺铣刨料情况下混合料性能的研究, 本文通过物理力学性能的室内试验, 探讨混合料配合比设计关键参数的差异, 以及密度 空隙率 劈裂强度 水稳定性 无侧限抗压强度 弯曲试验, 为乳化沥青稳定碎石混合料, 尤其是不掺铣刨料情况下的工程应用提供技术支撑 试验原材料 本次试验所用的原材料包括集料 铣刨料 水 泥 普通乳化沥青 集料的主要技术指标如下 : 集料压碎值为 18.4%,4# 样品水洗法 < mm 颗粒含量为 10.%, 粒径大于 9.5 mm 针片状颗粒 含量为 9.8%, 如表 1 所示 铣刨料分为细铣刨料 (0~9.5 mm) 粗铣刨料 (9.5~6.5 mm) 水泥为 P.O 4.5 水泥, 初凝时间为 405 min, 终凝时间为 45 min, 其主要物理力学性能如表 所示 普通乳 化沥青, 其主要技术指标如表 3 所示 表 1 集料试验结果 试验项目 试验数值 指标要求 试验方法 集料压碎值 /% T # 样品水洗法 <0.075 mm 颗粒含量 /% T 粒径大于 9.5 mm 针片状颗粒含量 /% T 粒径小于 9.5 mm 针片状颗粒含量 /% T 液限 /% 3.7 < 8 <0.6 mm 颗粒 塑性指数 5.6 < 6 T 类型 表 4 表 水泥试验结果 试验项目 试验数值 指标要求 试验方法 初凝 /min 405 > 180 凝结时间终凝 /min > 45 > 360 T 安定性 /mm T 抗折强度 3 d/mpa 抗压强度 3 d/mpa T 标准稠度用水量 /% 8.5 T 表 3 乳化沥青性能指标 试验项目 试验数值技术要求 试验方法 筛上剩余量 (1.18 mm)/% T 破乳速度 慢裂 慢裂 T 粒子电荷 阳离子 ( + ) 阳离子 ( + ) T 储存稳定性 1 d/% T 储存稳定性 5 d/% T 水泥拌和试验的筛上剩余 /% 4.8 T 黏度 ( 恩格拉黏度 E5) ~30 T 与粗集料的黏附性 > /3 /3 T 蒸发残留物 ( 残留分含量 )/% T 针入度 5 /0.1 mm 78 50~150 T 蒸发残 15 延度 /cm > T 留物溶解度 /% T 混合料配合比设计 3.1 级配组成本文拟定了 3 种不同铣刨料掺量的集料组成方案, 试验级配范围参照乳化沥青冷再生混合料工程设计级配范围的要求 3 种方案如下 :A : 铣刨料总量为 75% 新集料为 3% 水泥为 %, 其中粗铣刨料为 8% 细铣刨料为 47% ;B : 铣刨料总量为 45% 新集料为 53% 水泥为 %, 其中粗铣刨料为 10% 细铣刨料为 35% ;C : 完全采用新集料, 新集料用量为 98% 水泥为 %,3 种混合料级配如表 4 所示 不同铣刨料掺量的混合料级配 通过筛孔 ( 方孔筛,mm) 百分率 /% A B C 上限 下限 由表 4 可见,A 类型与 B 类型的混合料级配均属于悬浮密实型结构,A 类型的铣刨料总量为 75%, 铣刨料利用率较高, 整体级配偏细 ;B 类型的铣刨料总量为 45%, 减少了铣刨料用量, 级配仍然偏细 ;C 类型完全采用新集料, 依据 公路沥青 路面设计规范 对骨架密实型混合料级配的要求, 混合料采用骨架嵌挤型结构, 级配密实 施工和易性好 本文通过对 3 种不同铣刨料掺量的乳化沥青稳定碎石混合料的性能进行试验研究, 分析铣刨料掺量对其物理力学性能的影响

5 第 期 吉增晖, 等 : 不同铣刨料掺量对乳化沥青稳定碎石混合料性能影响研究 3 3. 最佳含水量的确定 参照 公路工程无机结合料稳定材料试验规程 的要求进行乳化沥青稳定碎石混合料重型击实 振动压实试验, 确定最佳含水量 试验时拟定乳化沥青掺量为 3.0%, 变化含水量, 分别采用 3.0% 4.0% 5.0% 6.0% 7.0% 5 个含水量进行重型击实 振动压实试验 不同铣刨料掺量的 A B C 类型乳化沥青稳定碎石混合料最佳含水量与最大干密度结果如表 5 所示 表 5 混合料最佳含水量与最大干密度成型方式类型最佳含水量 /% 最大干密度 /(g cm -3 ) A 振动成型法 B C A 重型击实法 B C 根据试验结果,A B C 分别采用振动压实法与重型击实法试验得到的最大干密度之间存在一定相关性, 对乳化沥青稳定碎石混合料两者之间比值可取均值 1.00 宜采用振动压实法进行混合料配合比设计, 与重型击实法相比, 提高了最大干密度, 提升混合料压实度使混合料结构密实 在满足拌和时间和裹覆均匀的条件下, 用水量不宜过多 水分过多, 混合料过稀, 容易导致离析 流淌 不易压实等现象, 不能达到初期强度要求 ; 水分过少, 不易拌和均匀 破乳过快, 从而导致压实困难 从最佳含水量试验结果来看, 振动成型法相比重型击实法减少 0.% 含水量 C 最佳含水量最小,B 其次,A 最大 3.3 最佳乳化沥青用量的确定在上述振动压实法确定的最佳含水量的基础上, 通过比较不同乳化沥青用量的混合料干湿劈裂强度, 同时结合空隙率等物理指标, 选择混合料干湿劈裂强度最大的乳化沥青用量为最佳乳化沥青用量 本试验采用普通乳化沥青, 乳化沥青用量分别为 3.0% 3.5% 4.0% 4.5%,5.0%, 不同铣刨料掺量的 A B C 类型乳化沥青稳定碎石混合料的空隙率均能满足要求, 最佳乳化沥青用量及劈裂强度如表 6 所示 表 6 最佳乳化沥青用量及劈裂强度 类型 最佳乳化沥青掺量 /% 干劈裂强度 /MPa 湿劈裂强度 /MPa 干湿劈裂强度比 /% A B C 乳化沥青稳定碎石混合料采用的乳化沥青必须满足如下条件 : 对集料充分的裹覆能力和较好的配伍性 ; 较高的乳化沥青蒸发残留物含量以保证破乳后对集料较厚的沥青膜 ; 形成的乳化沥青稳定碎石混合料具有较快的早期强度和较好的抗水损能力 因此, 合理的乳化沥青用量能够保证混合料的早期性能及长期的路用性能 从表 6 可以看出, 不同铣刨料掺量的 A B C 类型乳化沥青稳定碎石混合料干湿劈裂强度均能满足大于 0.5 MPa 的要求, 但 B 的干湿劈裂强度最大,A 其次,C 最小, 说明沥青铣刨料在集料表面形成均匀的沥青膜, 从而使得乳化沥青与其粘结力增强, 水不易侵入沥青与集料的表面, 强度和水稳定性较高 4 试验结果影响分析 4.1 密度及空隙率试验一般认为冷再生混合料的空隙率较大, 适合使用蜡封法检测试样的毛体积密度 但研究表明, 分别通过表干法 体积法 蜡封法和 CORELOK 法测定冷再生混合料试件的毛体积密度, 检测结果差异并不大, 这主要是由于冷再生混合料尽管空隙率较高, 但是空隙分布状态与热拌沥青混合料不同, 体积小 数量多 故本文仍采用传统的毛体积密度测试方法 乳化沥青用量分别为 3.0% 3.5% 4.0% 4.5% 5.0%, 不同铣刨料掺量的 A B C 类型乳化沥青稳定碎石混合料的毛体积相对密度如图 1 所示 毛体积相对密度.360 A.340 B.30 C 乳化沥青用量 /% 图 1 不同铣刨料掺量的混合料毛体积相对密度 从图 1 可以看出, 随着乳化沥青用量的增加,A B C 的毛体积相对密度均增加 另外, 相比 A 与 B, 相同乳化沥青用量下 C 毛体积相对密度最大,B 与 A 相当 乳化沥青用量分别为 3.0% 3.5% 4.0% 4.5% 5.0%, 不同铣刨料掺量的 A B C 类型乳化沥青稳定碎石混合料的理论最大相对密度如图 所示 从图 可以看出, 随着乳化沥青用量的增加,A B C 的理论最大相对密度均降低 另外, 相比 A 与 B, 相同乳化沥青用量下 C 理论最大相对密度最大,B

6 4 014 年 与 A 相当 理论最大相对密度 A B C 乳化沥青用量 /% 图 不同铣刨料掺量的混合料理论最大相对密度 乳化沥青用量分别为 3.0% 3.5% 4.0% 4.5% 5.0%, 不同铣刨料掺量的 A B C 类型乳化沥青稳定碎石混合料的空隙率如图 3 所示 空隙率 /% A B C 乳化沥青用量 /% 图 3 不同铣刨料掺量的混合料空隙率 从图 3 可以看出, 随着乳化沥青用量的增加, A B C 的空隙率均降低 另外, 相比 A 与 B, 相同乳化沥青用量下 C 空隙率最大,B 与 A 相当 4. 劈裂强度试验最佳乳化沥青用量条件下, 不同铣刨料掺量的 A B C 类型乳化沥青稳定碎石混合料的劈裂强度如表 6 所示 结合空隙率试验结果, 可以看出, 乳化沥青稳定碎石混合料的强度与空隙率有直接关系, 空隙率低时, 其强度有所增加, 这与热拌沥青混合料的规律类似 干湿劈裂强度与空隙率有一定的相关性, 因此试验和施工中压实效果对混合料的强度有直接的影响 不同铣刨料掺量的 A B C 类型乳化沥青稳定碎石混合料的干湿劈裂强度比均满足 75% 的要求 但空隙率最大的 C 的干湿劈裂强度比最小, 说明空隙率对混合料的水稳定性有一定的影响 4.3 水稳定性试验最佳乳化沥青用量条件下, 不同铣刨料掺量的 A B C 类型乳化沥青稳定碎石混合料的冻融劈裂强度结果如图 4 所示 图 4 劈裂强度 /MPa A B C 劈裂强度冻融劈裂强度 不同铣刨料掺量的混合料干湿劈裂强度比 从图 4 可以看出, 不同铣刨料掺量的 A B C 类型乳化沥青稳定碎石混合料的冻融劈裂强度较为接近, 差异不大 最佳乳化沥青用量条件下, 不同铣刨料掺量的 A B C 类型乳化沥青稳定碎石混合料的冻融劈裂强度比如图 5 所示 TSR/% TSR/% A B C 图 5 不同铣刨料掺量的混合料冻融湿劈裂强度比 从图 5 可以看出, 不同铣刨料掺量的 A B C 类型乳化沥青稳定碎石混合料的冻融劈裂强度比均满足 70% 的要求, 整体上乳化沥青稳定碎石混合料具有较好的抗冻性能 虽然 C 的空隙率最大, 但对其冻融劈裂强度比大小影响不大 4.4 无侧限抗压强度试验根据试验确定的最佳含水量 最大干密度和最佳乳化沥青掺量, 采用振动压实法成型无侧限抗压强度试件 成型混合料试件在 60 条件下养生 d, 室温条件下养护 5 d, 进行无侧限抗压强度试验 不同铣刨料掺量的混合料 7 d 无侧限抗压强度试验结果, 如图 6 所示 A B C 7 d 强度代表值 /MPa 图 6 不同铣刨料掺量的混合料 7 d 无侧限抗压强度试验结果 从图 6 可以看出, 不同铣刨料掺量的 A B C 类型乳化沥青稳定碎石混合料的 7 d 无侧限抗压强度均在 4.4 MPa 以上 另外, 相比 A 与 B,C 的 7d 无侧限抗压强度最小,B 与 A 相当 与半刚性材料

7 第 期 吉增晖, 等 : 不同铣刨料掺量对乳化沥青稳定碎石混合料性能影响研究 5 7 d 无侧限抗压强度均在 7~8 MPa 左右相比, 不同铣刨料掺量的 A B C 类型乳化沥青稳定碎石混合料的强度较小 4.5 常温小梁弯曲试验本文采用小梁弯曲试验评价乳化沥青稳定碎石混合料的变形抗裂性能, 评价指标为破坏应变和弯拉强度 试验温度 15, 速率 50 mm/min, 试验结 果如表 7 所示 从表 7 可以看出, 不同铣刨料掺量的 A B C 类型乳化沥青稳定碎石混合料 15 下的破坏应变分别为 με με με, 混合料具有一定的抗变形性能 相比 A 和 B,C 混合料抗变形性能较小 作为下面层或基层, 乳化沥青稳定碎石混合料既有沥青混合料的柔性 又有半刚性材 表 7 小梁弯曲试验结果 类型 最大荷载 /kn 跨中挠度 /mm 抗弯拉强度 /MPa 劲度模量 /MPa 破坏应变 /με 要求 /με A B C 料的强度和水稳定性, 使得乳化沥青稳定碎石混合料既能承担起扩散荷载的作用, 又不会像半刚性基层那样容易开裂, 其次, 由于沥青层与半刚性结构层的界面位置下移, 使得作用在界面上的荷载剪应力减弱 由此可见, 乳化沥青稳定碎石混合料可以很好地解决半刚性基层由于界面连接 自身材料的收缩性能及水分入侵造成的路面结构的早期损害 5 结论 (1) 不同铣刨料掺量的乳化沥青稳定碎石混合料分别采用振动压实法与重型击实法试验, 最大干密度之间存在一定相关性, 两者之间比值为 1.00 混合料最大干密度最大, 为.83 g/cm 3 宜采用振动压实法进行混合料配合比设计 () 乳化沥青稳定碎石混合料的强度与空隙率有直接关系, 空隙率低时, 其强度有所增加 干湿劈裂强度与空隙率有一定的相关性, 因此试验和施工中压实效果对混合料的强度有直接的影响 (3) 不同铣刨料掺量的乳化沥青稳定碎石混合料的冻融劈裂强度比均满足 70% 的要求, 混合料具有较好的抗冻性能 (4) 不同铣刨料掺量的乳化沥青稳定碎石混合料振动成型法 7 d 无侧限抗压强度为 4.4 MPa 左右, 能够满足路面基层强度要求 (5) 不同铣刨料掺量的乳化沥青稳定碎石混合料均具有一定的抗变形性能, 可以解决半刚性基层 由于界面连接 自身材料的收缩性能及水分入侵造成的路面结构损害 参考文献 [1]Technical Guideline: Bitumen Stabilised Materials, A Guideline for the Design and Construction of Bitumen Emulsion and Foamed Bitumen Stabilised Materials. Asphalt Academy, 009. []Twagira M E, Jenkins J K. Durability Properties of Materials and Mixture Composition of Bitumen Stabilized Materials. Journal of Wuhan University of Technology, 010, 17. [3] 弓锐. 乳化沥青冷再生混合料强度影响因素分析 [J]. 石油沥青, 013(1): [4] 许玉琢, 钦兰成, 蔡彬. 不同乳化沥青对冷再生混合料性能影响因素研究 [J]. 石油沥青, 010(): [5] 王舜. 水泥乳化沥青冷再生混合料性能评价 [J]. 公路工程,01(1): [6] 俞韶秋. 水泥 - 乳化沥青冷再生混合料水稳性的研究 [J]. 中外公路, 013,33(1):49-5. [7] 权登州, 王磊, 赵永波, 等. 乳化沥青冷再生混合料设计方法研究 [J]. 中外公路, 009():8-31. [8] 刘炳华, 闫新勇. 水泥乳化沥青稳定基层材料性能研究 [J]. 公路交通科技, 013(): [9] 叶勤, 单民. 乳化沥青冷再生混和料设计与施工关键技术分析 [J]., 013,10(1):8-10. [10] 韦武举, 韩超等. 乳化沥青冷拌沥青混合料设计方法研究 [J]. 石油沥青, 013(): ( 收稿日期 : )

8 第 11 卷第 期 014 年 4 月 Modern Transportation Technology Vol. 11 No. Apr. 014 新旧路面联结层沥青与集料洒布量的试验研究 朱磊 1,, 韦武举 1,, 马驰 (1. 江苏省交通科学研究院股份有限公司, 江苏南京 1111 ;. 新型道路材料国家工程实验室, 江苏南京 10017) 1, 摘要 : 针对沥青路面整治工程中新旧路面因层间联结失效而出现的推移 拥包 网裂和翻浆等早期损坏的问题, 通过室内组合试件的剪切试验和渗水试验确定 3 种沥青胶结料和集料洒布量为试验指标 结果表明,90# 基质沥青 SBS 改性沥青和改性乳化沥青联结层的抗剪强度与洒布量呈单峰抛物线关系, 确定了沥青胶结料和集料的最佳洒布量 同时 3 种沥青胶结料联结层均不透水, 能有效地阻止路面渗水侵蚀旧路面, 从而减少沥青路面的水损害 因此, 采用 90# 基质沥青 SBS 改性沥青和改性乳化沥青作为沥青路面整治工程中新旧路面联结层将会显著提高路面的使用性能 关键词 : 沥青路面 ; 整治工程 ; 联结层 ; 洒布量 ; 抗剪强度中图分类号 :U 文献标识码 :A 文章编号 : (014) Experimental Study on Spread Quantities for Asphalt and Aggregate in Old and New Pavement Link Layer Zhu Lei 1,,Wei Wuju 1,,Ma Chi 1, (1. Jiangsu Transportation Institute, Nanjing 1111, China;.National Engineering Laboratory for Advanced Road Materials,Nanjing 1111, China) Abstract: For old and new pavement of asphalt pavement realignment engineering, early damage problem appeared caused by interlayer coupling failure, such as elapse, upheaval, check crack, frost heave, etc. Through the combination of indoor shear test and water penetration test specimens,it determined the spread quantities for the three types of asphalt binder and aggregate as test indexes. The results showed that there was a parabolic correlation with single peak between the shear strength and spread quantities of 90 # matrix asphalt, SBS modified asphalt and modified emulsified asphalt link layer, and the optimum spread quantities of the asphalt binder and aggregate were determined. And the three kinds of asphalt binder link layer could effectively prevent the old road surface pavement seepage erosion with impermeable water,thus reducing the asphalt surface water damage. Therefore, the use of 90 # matrix asphalt, SBS modified asphalt and modified emulsified asphalt in old and new pavement link layer for realignment engineering could significantly improve the pavement performance. Key words: asphalt pavement; realignment engineering; link layer; spread quantity; shear strength 针对沥青路面整治工程, 通常关注的重点倾向在路基 路面材料及其结构组合方面进行设计和优化, 如加厚沥青面层或增加新铺面层以提高结构承载力 改善行车舒适性, 新旧路面层间的粘结 防水 应力吸收以及耐久性等方面容易被忽视, 由此将导致因层间联结失效而出现的推移 拥包 网裂 翻浆等病害, 沥青路面的整体状况不但未得以改善 反而继续恶化 新旧路面联结层设计是否合理 处治工艺是否正确将直接关系到整治工程的成败 [1-] [3] [4] 在我国现行沥青路面的设计规范和施工规范中, 对新旧路面层间处治工艺的规定都比较简单, 仅仅是一般性的描述, 例如对材料选取 单位面积材料用量的选用完全是凭经验确定以及缺少有效的质量控制指标和检测方法等, 导致层间材料不能提 基金项目 : 江苏省自然科学基金项目 ( 项目编号 :BK011085); 青海省科技厅科技项目 ( 项目编号 :01G19) 作者简介 : 朱磊 (1983-), 男, 山东泗水人, 工程师, 主要从事路面结构及新材料开发工作

9 第 期 朱 磊, 等 : 新旧路面联结层沥青与集料洒布量的试验研究 7 供足够的抗剪强度和粘结强度, 达不到有效防水的目的 [5] 在高等级公路沥青路面整治工程的施工中, 对于层间采用何种材料 采用何种方案进行处理, 规范中缺乏明确的指导建议, 设计单位和施工单位只能简单地套用规范, 从而导致我国道路工程中层间粘结和防水问题层出不穷 [6-8] 新旧路面联结层设置是否恰当是影响整治工程沥青路面使用性能和使用寿命的关键因素之一, 有必要对新旧路面联结层技术进行研究, 而沥青胶结料和集料洒布量决定着层间的使用性能, 本研究将根据室内组合试件试验确定常见的几种联结层材料的最佳洒布量 原材料.1 沥青检测本次新旧路面联结层所用沥青胶结料分别为新疆克拉玛依 90# 基质沥青 东海 SBS 改性沥青和荣成改性乳化沥青, 其技术指标见表 1~ 表 3 表 1 新疆克拉玛依 90# 基质沥青主要技术指标 技术指标实测值技术要求 老化后针入度 (5 5 s 100 g)/0.1 mm 94 80~100 针入度指数 PI ~+1.0 软化点 T R&B/ 动力粘度 (60 )/(Pa s) 延度 (10 5 cm/min)/cm > 延度 (15 5 cm/min)/cm > 残留延度 (10 )/cm 46 8 质量变化 /% 0 ±0.8 残留针入度比 (5 )/% 表 东海 SBS 改性沥青主要技术指标 技术指标 实测值 技术要求 针入度 (5 5 s 100 g)/0.1 mm 56 40~60 延度 (10 5 cm/min)/cm 7 0 软化点 T R&B/ 运动黏度 (135 )/(Pa s) 老 质量变化 /% -0. ±1.0 残留针入度比 (5 )/% 集料 本次新旧路面联结层所用集料为坚硬 清洁 干燥 无风化的石灰岩, 碎石规格为 S1, 单一粒 径 4.75~9.5 mm, 其水洗法筛分试验结果见表 4 化后3 试验方法及试件成型 3.1 试验方法试验仪器由课题组自行研发的 斜剪模具 和 UTM-100 试验机共同完成, 该仪器可以在控制温度 荷载 剪切角度等因素的环境箱中模拟实际路面层间受力进行剪切试验 发残留物蒸表 3 荣成改性乳化沥青主要技术指标 技术指标 实测值 技术要求 筛上剩余量 (1.18 mm)/% 破乳速度 快裂 快裂 粒子电荷 阳离子 (+) 阳离子 (+) 蒸发残留物含量 /% 与粗集料的黏附性 > /3 /3 储存稳定性 1 d/% d/% 针入度 (5 5 s 100 g)/0.1 mm 63 50~150 溶解度 /% 延度 (15 5 cm/min)/cm 表 4 集料水洗筛分试验结果 通过下列筛孔 ( 方孔筛,mm) 技术公称粒的质量百分率 /% 指标径 /mm 测值 5~ 技术要求 (S1) ~100 0~15 0~5 3. 试件的成型试件的成型步骤如下 : (1) 利用路面钻芯机在旧路面同一断面处钻取芯样 4 个, 芯样的直径为 150 mm, 厚度为 40~50 mm, 将 4 个芯样有序放置在 300 mm 300 mm 100 mm 的复合车辙板试模中, 然后在复合车辙板试模中注入水泥砂浆 ( 水泥与 ISO 砂的质量比为 1:3, 水灰比为 0.5), 以保证 4 个芯样在复合车辙板试模中固定且水平高度一致, 最终将成型的复合试件放置在室温条件下养护 48 h () 用钢刷将养护成型好的复合试件表面灰尘 杂物等清理干净, 并使旧路面表面石料部分裸露 (3) 取联结层所需的沥青胶结料和集料洒布量铺筑在旧路面芯样表面上, 用碾锤将联结层铺筑好的材料往返碾压 ~3 遍并整平 (4) 加铺 AC-16 沥青混凝土 在复合试件上利用车辙成型仪成型车辙试件, 成型高度为 40~50 mm, 将成型好的复合车辙板试件放置在室温条件下 4 h (5) 钻芯 取路面钻芯机将复合试件钻取芯样 4 个, 每个芯样直径为 100 mm (6) 将芯样在烘箱中保温之后进行剪切试验 3.3 试验方案 (1) 试验温度分别为 5 和 60

10 8 现 代 交 通 技 术 采用新疆克拉玛依 90# 基质沥青 洒布量 分别为 1.kg/m 1.4 kg/m 和 1.6 kg/m 东海 SBS 改 覆盖率为 60% 即集料洒布量 5.kg/m 时 抗剪强 度达到峰值 性 沥 青 洒 布 量 分 别 为 1.4 kg/m 1.6 kg/m 和 1.8 kg/m 荣成改性乳化沥青 洒布量分别为 1.0 kg/m 1. kg/m 和 1.4 kg/m 3 集料为石灰岩 粒径为 4.75~9.5 mm 覆 抗剪强度 /MPa 014 年 盖率分别为 50% 60% 和 70% 当覆盖率为 100% 时 在沥青洒布量分别为 1. kg/m 1.4 kg/m 和 1.6 kg/m 集料洒布覆盖率分别为 50% 60% 和 70% 抗剪强度 /MPa 新疆克拉玛依 90 基质沥青 0.56 抗剪强度 /MPa 集料覆盖率 /% 70 图 SBS 改性沥青不同用量的抗剪强度 1. kg/m kg/m 1.6 kg/m 在集料洒布覆盖率为 60% 沥青洒布量分别为 kg/m 1.6 kg/m 和 1.8 kg/m 时 比较抗剪强度 可知 当沥青洒布量为 1.6 kg/m 时 抗剪强度达到 70 集料覆盖率 /% 峰值 a 改性乳化沥青 kg/m 1.4 kg/m kg/m kg/m 集料洒布覆盖率分别为 50% 60% 和 70% 下的抗剪强度随洒布覆盖率变化的试验结果见图 集料覆盖率 /% 70 b 60 图 1 90# 基质沥青不同用量的抗剪强度 从上图可以看出 随着温度的升高 材料的抗 集料洒布覆盖率为 60% 沥青洒布量分别为 1. kg/m 1.4 kg/m 和 1.6 kg/m 比较其抗剪强度可知 沥青洒布量为 1.4 kg/m 时 抗剪强度达到峰值 kg/m 1. kg/m 1.4 kg/m 集料覆盖率 /% a 抗剪强度 /MPa 度达到峰值 抗剪强度均呈抛物线的单峰曲线变化 当集料洒布 覆盖率为 60% 即集料洒布量 5. kg/m 时 抗剪强 剪强度呈降低趋势 同时随着沥青洒布量的增加 在沥青洒布量分别为 1.0 kg/m 1. kg/m 和 1.4 抗剪强度 /MPa 抗剪强度 /MPa 1.4 kg/m 1.6 kg/m 1.8 kg/m 0.54 b 时抗剪强度随洒布覆盖率变化的试验结果见图 kg/m 1.6 kg/m 1.8 kg/m 1.8 a 剪切试验 集料覆盖率 /% 4 试验结果分析 集料洒布量为 8.6 kg/m kg/m 1. kg/m 1.4 kg/m 集料覆盖率 /% b SBS 改性沥青 在沥青洒布量分别为 1.4 kg/m 1.6 kg/m 和 1.8 kg/m 集料洒布覆盖率分别为 50% 60% 和 70% 时抗剪强度随洒布覆盖率变化的试验结果见图 从图 可以看出 随着温度的升高 材料的抗 图 3 改性乳化沥青不同用量的抗剪强度 从图 3 可以看出 随着温度的升高 材料的抗 剪强度呈降低趋势 同时随着沥青洒布量的增加 抗剪强度均呈抛物线的单峰曲线变化 当集料洒布 剪强度呈降低趋势 同时随着沥青洒布量的增加 覆盖率为 60% 即集料洒布量 5. kg/m 时 抗剪强 抗剪强度均呈抛物线的单峰曲线变化 当集料洒布 度达到峰值 下转第 3 页

11 第 11 卷第 期 014 年 4 月 Vol. 11 No. Apr. 014 现 代 交 通 技 术 Modern Transportation Technology 多孔玄武岩沥青混合料在赤朝高速中的应用 1 胡洋 王本华 1. 江苏省交通科学研究院股份有限公司 江苏 南京 内蒙古科日达路桥设计咨询有限责任公司 内蒙古 巴彦淖尔 摘 要 采用 Superpave 结构设计方法 根据内蒙古地区的气候特征及公路设计要求 对赤朝高速第 4 合同段上面层 采用多孔玄武岩沥青混合料进行了设计 并介绍了以多孔玄武岩为石料的沥青上面层施工工艺 关键词 多孔玄武岩 Superpave 配合比设计 施工工艺 中图分类号 U414 文献标识码 B 文章编号 Application of Porous Basalt Asphalt Mixture in Chi-Chao Expressway Hu Yang1, Wang Benhua 1. Jiangsu Transportation Institute, Nanjing 1111, China;. Inner Mongolia Kerida Road & Bridge Design Consulting Co., Ltd., Bayannao'er , China Abstract: Using the superpave structure design method, this paper designed upper layer of the fourth contract section of ChiChao Expressway with porous basalt asphalt mixture, according to the climate characteristics and highway design requirements in Inner Mongolia region, and it also introduced construction process of asphalt upper layer by using porous basalt stone. Key words: porous basalt; Superpave; mixed design; construction technology 近年来 内蒙古自治区经济的迅速腾飞带动了 公路交通事业的发展 在未来发展规划中 内蒙古 自治区将扩大公路建设的投资规模 所用石料也将 非常巨大 内蒙古自治区石料岩性复杂 以安山岩 玄武岩 花岗岩 石灰岩为主 分布零散 石灰岩 在内蒙古自治区相对较少 而玄武岩集料资源相对 丰富 尤其多孔玄武岩较为普遍 多孔玄武岩吸水 率较大 而高速公路沥青面层用粗集料的吸水率规 定小于 如可以利用可以节省大量的资金 1 工程概况 丹东至锡林浩特高速公路平庄 辽蒙界 至 赤峰段 ( 赤朝高速公路 穿越赤峰市喀喇沁旗 红 山区 元宝山区等 3 个旗 ( 县 ) 区 19 个村 路线 主线全长 km 按双向４车道高速公路标准 建设 该段路全封闭 全立交 设计行车速度为 100 km/h 面层结构为 4 cm 改性沥青 Sup13+6 cm 改性沥青 Sup0+8 cm 道路石油沥青 Sup5 配合比设计.1 集料检测结果 赤朝高速第 4 合同段上面层 Sup13 改性沥青混 [1] 合料采用多孔玄武岩进行目标配合比设计 集料 试验结果见表 1 和表 从表 1 集料性质检测结果看 各项性能指标均 符合设计要求 从表 结果可以看出 多孔玄武岩 粗集料和细集料吸水率均大于 % 表 1 集料性质试验结果汇总表 试验项目 试验值 技术标准 粗集料棱角性 /% /80(1) 细集料棱角性 /% %() 扁平 细长颗粒 / %() 68 60%(3) %(3).5 1%(3) 砂当量 / 洛杉矶磨耗损失 / 坚固性 / 作者简介 胡洋 男 内蒙古赤峰人 助理工程师 主要从事沥青路面检测及技术服务方面的工作

12 年 表 集料相对密度试验结果表 矿料 表观相对密度 毛体积相对密度 吸水率 /% 1# 料 # 料 # 料 # 料 矿粉.700. 沥青检测结果 沥青采用的 SBS 改性沥青, 基质沥青采用 90# 道路石油沥青, 各项指标试验结果见表 3.3 初选级配及估算沥青用量 根据 Superpave 设计方法, 在选择集料结构 时, 首先调试选出粗 中 细 3 个级配, 根据集料 的性质 ( 密度和吸水率 ) 计算出 3 个级配的初始沥 青用量, 然后用初始沥青用量成型试件 估算沥青 用量见表 4, 级配比例 通过率见表 5 表 6 表 3 改性沥青各项指标试验结果 试验项目 试验数值 技术要求 针入度 (5,100 g,5s)/0.1 mm 7 60~75 延度 (5,5 cm/min)/ cm 软化点 TR&A/ 运动黏度 / Pa s ~3 RTFOT 后残留物 针入度比 (5 )/ 延度 (5,5 cm/min)/ cm 5 0 从表 4 可以看出, 多孔玄武岩集料因吸水率较 大, 导致估算出沥青用量为 5.96%, 而采用吸水率 符合设计的玄武岩时估算沥青用量在 4.4%~5.0%, 表 4 估算沥青用量汇总表 试验级配 G sb G sa G se V ba /cm 3 V be /cm 3 W s /g P bi /% 注 :G sb 为总集料的毛体积相对密度 ( 总集料由粗集料 细集料及填料组成 );G sa 为总集料表观相对密度 ;G se 为集料有效相对密度 ; V ba 为吸收进集料的沥青胶结料体积 ;V be 为有效沥青胶结料的体积 ;W s 为每立方厘米混合料中集料质量 ;P bi 为估算沥青用量 比采用吸水率符合设计要求的玄武岩估算沥青用量 高出 1% 左右 表 5 3 种级配的矿料比例明细表 级配 1# 料 # 料 3# 料 4# 料 矿粉 级配 级配 级配 根据各个级配的估算沥青用量结果及当地气候条件, 因赤峰地区冬天极端最低气温 -7, 平均气温为 -10 左右, 较寒冷, 增加沥青用量可增加沥青混合料的耐久性和低温抗裂性, 但采用过高沥青用量会对沥青混合料高温性能产生影响并且路面会出现 泛油 现象 [3], 所以根据当地气候特点及经 表 6 3 种矿料的合成级配通过率明细表 级配 通过筛孔 ( 方孔筛,mm) 百分率 /% 级配 级配 级配 验拟用 5.4% 的沥青用量采用旋转压实仪成型试件, 旋转压实仪设定的单位压力为 0.6 MPa 根据赤朝高速交通量估计数据本次设计选择压实次数 N 最初 =8 次, N 设计 =100 次,N 最大 =160 次 估算沥青用量 3 种试验级配旋转压实试验结果见表 7 依据表 7 的评价指标可知, 级配 1 满足 Superpave 设计要求.4 沥青用量选择设计级配确定后, 结合表 7 并根据设计经验, 取 P bi 为 5.4%,4 个沥青用量分别为 :4.9% 5.4% 5.9% 6.4% 在选择设计沥青用量的试验时, 压实次数应设定在 N 设计, 本次 N 设计 =100 次 根据表 8 中 4.9% 5.4% 5.9% 6.4% 4 个沥青用量的体积性质, 通过图表插值法得到空隙率 4.0% 时对应的沥青用量为 5.44%, 根据经验取设计沥青用量为 5.4%.5 混合料性能验证为了检验多孔玄武岩 Sup13 改性沥青混合料的抗水损害能力, 按照设计要求分别进行了 AASHTO T83 试验和浸水马歇尔试验, 试验结果见表 9 表 10

13 第 期 胡 洋, 等 : 多孔玄武岩沥青混合料在赤朝高速中的应用 11 表 7 3 种级配估算沥青用量试验结果评价表 级配 4% 空隙率沥青用量 /% VMA/% VFA/% DP 估算初始次数压实度 /% 级配 级配 级配 Superpave 标准 ~75 0.6~1. 89 表 8 4 种沥青用量沥青混合料体积性质 沥青用量 /% 在设计压实次数 (100 次 ) 时压实度 /% VMA/% VFA/% DP 初始次数压实度 /% Superpave 标准 ~75 0.6~1.* 89 非条件劈裂强度 /MPa 表 9 AASHTO T83 试验结果条件劈裂 TSR*/% 要求 /% 强度 /MPa 表 10 浸水马歇尔稳定度试验结果 马歇尔稳浸水马歇尔残留稳定度 /% 要求 /% 定度 /kn 稳定度 /kn 对沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性能, 分别进行了动稳定度试验及低温抗裂性能试验, 试验结果见表 11 和表 1 表 11 车辙试验结果汇总表动稳定度 /( 次 mm -1 ) 变异系数要求 /% 1 3 平均要求 侧采用平衡梁找平方式 ; 振捣级别采用夯锤 4 级 4. 碾压由于多孔玄武岩吸水率较大, 吸收沥青量也较大, 集料表面的粗糙造成混合料更加难以压实, 所以在进行碾压时应增加压路机碾压遍数 初压采用 1 台 YZC1 双钢轮压路机 1 台 CC64HF 双钢轮压路机前后开振 遍 ; 复压采用 1 台 XP30 胶轮压路机 1 台 XP301 胶轮压路机静压 8 遍 ; 终压采用 1 台 DD130 双钢轮压路机, 静压 1 遍 5 结语 从目标配合比设计来看, 采用多孔玄武岩沥青混合料的沥青用量比吸水率小于 % 的玄武岩沥青用量高出 0.5% 左右 对于多孔玄武岩更加难以压实, 所以合理地增加压路机碾压遍数是控制多孔玄 通过沥青混合料的各项性能试验可知, 混合料水稳定性能 高温稳定性和低温抗裂性能均满足设计要求 3 生产配合比设计 根据目标配合比设计结果, 对赤朝高速公路第四合同段进行了生产配合比设计, 并对沥青混合料进行了稳定度 流值 空隙率 残留稳定度 车辙等检测, 检测结果均符合设计要求 4 现场摊铺及碾压 4.1 摊铺摊铺采用 台 SUPER000 摊铺机成梯队共同作业, 边侧摊铺机在后距离约 10 m 行驶, 两台摊铺机的摊铺速度在.0 m/min 左右, 两台摊铺机两 表 1 小梁弯曲试验结果 最大荷载 /kn 跨中挠度 /mm 抗弯拉强度 /MPa 劲度模量 /MPa 破坏应变 /με 要求 /με 武岩沥青路面好坏的关键 上述试验及现场施工检测结果表明, 多孔玄武岩沥青混合料具有良好的高温稳定性 抗水损害性能和低温抗裂性能 从赤朝高速运营两年观测情况来看, 其路用性能良好 参考文献 [1]JTG F 公路沥青路面施工技术规范 [S]. [] 贾渝. 高性能沥青路面 (Superpave) 基础参考手册 [M]. 北京 : 人民交通出版社,005. [3] 李卫华.Superpave 沥青混合料设计方法研究 [J] 交通世界,013(1): [4] 孙斌, 范海军, 刘坚, 等. 浅谈 Superpave 沥青混合料配合比设计的应用 [J]. 公路工程,01(): ( 收稿日期 : )

14 第 11 卷第 期 014 年 4 月 Modern Transportation Technology Vol. 11 No. Apr. 014 成品湿法橡胶沥青 AR-SMA13 的应用研究 章荣福 1, 孙雪伟, 陈李峰, 杨响 (1. 镇江市交通工程质量监督站, 江苏镇江 1003;. 江苏燕宁新材料科技发展有限公司, 江苏南京 1111) 摘要 : 结合成品湿法橡胶沥青 AR-SMA13 的应用研究情况, 从配合比设计 施工工艺 经济性等方面进行了全面介绍, 实践表明, 其性能优异, 综合成本相比同类沥青产品低, 性价比高, 具有良好的推广应用价值 关键词 : 成品湿法橡胶沥青 ;AR-SMA13; 配合比 ; 施工工艺 ; 经济性中图分类号 :U414 文献标识码 :B 文章编号 : (014) Application of Finished Wet Rubber Asphalt AR-SMA13 Zhang Rongfu 1, Sun Xuewei, Chen Lifeng,, Yang Xiang (1. Zhenjiang Transportation Engineering Quality Supervision Station,Zhenjiang1003, China;. Jiangsu Yearing Advanced Materials Technology Co.LTD,Nanjing 1111, China) Abstract: Combined with application of finished wet rubber asphalt AR SMA13,this paper introduced mix design, construction technology and economical efficiency. The practice showed that finished wet rubber asphalt AR SMA13 had excellent properties and application value with lower overall costs compared to similar asphalt products. Key words: finished wet rubber asphalt; AR SMA13; mix proportion; construction technology; economical efficiency 1 概述 橡胶沥青是目前世界上公认的资源化利用废旧轮胎 减少废旧轮胎 黑色污染 的最有效方式, 它主要是通过一定的生产工艺将由废旧轮胎制备的橡胶粉加入沥青当中, 形成一种以橡胶粉为改性剂的改性沥青 [1] 由于橡胶沥青结合料中掺入的橡胶粉含量较大 ( 一般要在 15% 以上 ), 所以能够有效利用废旧轮胎资源, 显著减少环境污染并节约沥青等工程材料, 而且具有优异的高温稳定性 抗疲劳 老化和开裂 抗变形以及良好的水稳定性和降噪特性 橡胶沥青的生产工艺总体可分为 干法 和 湿法 两种 [4], 干法 为将胶粉直接添加到正在搅拌的拌和楼中, 生产胶粉改性沥青混合料, 拌和工艺与常规混合料基本相同, 但是拌和温度比普通的拌和温度要高一些 由于拌和时间较短, 橡胶与沥青之间只能产生较少的反应, 胶粉也难以发生充分的熔胀作用, 因此, 所生产的混合料性能不及 湿法 橡胶沥青 湿法 工艺应用最为广泛, 但是 湿法 是将沥青的生产加工设备配至现场, 一方面由于借助现场拌和楼的部分设备 ( 加热导热油 电力等 ); 另一方面沥青拌和楼的产量要根据橡胶沥青的现场加工能力而调整, 都是对沥青路面的正常生产干扰 ; 现场加工受设备容量限制, 每次剪切搅拌的数量在 1~ t, 而这个过程需要燃烧能源以提供热量, 相比较工厂化规模作业, 作坊式的生产无疑会产生更多的污染问题 ; 由于橡胶沥青产能的限制, 路面大规模施工的施工计划组织难度大 成品湿法橡胶沥青加工工艺成品湿法橡胶沥青是一种可工厂化生产的, 胶粉掺量大于 18%, 具有较高粘度和存储稳定性且可实现远距离运输的一种橡胶沥青 成品橡胶沥青工厂化生产弥补现场加工的局限性和环境问题, 较高的胶粉掺量和粘度提高了路面质量 作者简介 : 章荣福 (1970-), 男, 江苏镇江人, 高级工程师, 主要从事公路建设 运营 管理工作

15 第 期 章荣福, 等 : 成品湿法橡胶沥青 AR - SMA13 的应用研究 13 成品湿法橡胶沥青是将原细度为 0 目的橡胶粉 颗粒通过胶体磨的方式磨细至 100 目以上, 橡胶颗粒更均匀地混熔在 190 的高温基质沥青中然后进行高速剪切预拌, 将预拌的混合液注入发育灌中进行熔胀反应, 最后, 输出合格的成品湿法橡胶沥青 [4] 3 AR-SMA-13 配合比设计 配合比设计的思路是成品橡胶沥青混合料采用间断级配 SMA-13 类型, 不添加木质素纤维, 油石比与传统 SBS 改性沥青 SMA13 相当, 不增加油石比, 集料采用玄武岩石料 3.1 成品湿法橡胶沥青指标成品湿法橡胶沥青检测结果见表 1, 经检测各项指标均满足其技术指标要求 表 1 成品湿法橡胶沥青指标要求 检测项目 试验数值技术指标要求 针入度 (5,100 g,5 s)/0.1mm ~65 延度 (5 cm/min 55 )/cm 软化点环球法 / 动力粘度 (60 )/Pa s 运动黏度 (177 )/Pa s ~.0 闪点 / 弹性恢复 (5 )/% RTFOT 后 质量损失 /% 残留物 针入度比 (5 )/% 通过活性剂的选用, 实现了橡胶沥青储存时间由传统的 3 d 提高至 30 d, 提高了施工便利性, 不易离析 随着储存时间的延长, 在 35 d 内, 沥青储存稳定性仍比较稳定, 说明橡胶可运距离运输, 长期储存 3. 混合料级配选择沥青混合料的各项路用性能除与沥青胶结料性能有关外, 沥青用量和矿料级配设计对混合料的性 能起到关键作用和重要影响 [6] AR-SMA13 混合料级配范围见表, 成品橡胶沥青 SMA 与传统 SBS 改性沥青 SMA 混合料的级配范围在 4.75 mm.36 mm 通过率略有区别, 这主要与混合料级配需为橡胶沥青中的胶粉颗粒提供一定的填充空间有关 根据配合比设计原则, 所选择的级配在考虑 骨架 嵌挤 的同时, 需考虑所设计级配不易离析 级配选择时先确定 AR-SMA13 的 3 种级配 ( 级配 A 级配 B 和级配 C),4.75 mm 筛孔通过率分别为 5.6% 8.6% 31.6%,3 种级配组成见表 3 分别测定 3 种级配的 VCA DRC, 初试油石比按 6.% 双面各击实 75 次制作试件, 测定 VV VMA VFA 及 VCA mix 等指标, 在混合料指标满足技术要求的基础上确定级配, 测试结果见表 4 表 5 表 AR-SMA13 混合料级配范围 级配 通过下列筛孔 ( 方孔筛,mm) 的质量百分率 /% 上限 下限 表 3 3 种级配的设计组成结果 级配类型 (1#:#:3#:4#: 矿粉 : 水泥 ) 级配 A (40.0:35.0:5.0:11.0:8.0:1.0) 级配 B (37.0:35.0:5.0:14.0:8.0:1.0) 级配 C (34.0:35.0:5.0:17.0:8.0:1.0) 通过下列筛孔 ( 方孔筛,mm) 的质量百分率 /% 级配类型 捣实容重 / (t m -3 ) 表 4 VCA DRC 测试结果 4.75 mm 通过百分率 /% 粗集料毛体积密度 / (g cm -3 ) 粗集料骨架间隙率 VCA DRC /% 级配 A 级配 B 级配 C 由表 4 和表 5 可知, 级配 A B 体积指标满足要求, 而级配 C 体积指标均不满足要求 结合以往经验, 设计空隙率不宜过小, 必须有足够空间填充胶结料, 且在 4% 左右时路用性能较为优异, 因此本次设计选择级配 B 为设计级配

16 年 级配类型油石比 /% 试件毛体积相对密度 计算理论最大相对密度 表 5 初试级配的体积分析 空隙率 VV/% 矿料间隙率 VMA/% 饱和度 VFA/% 粗集料骨架间隙率 VCA mix /% 级配 A 级配 B 级配 C 要求 3.5~ VCA DRC 3.3 最佳油石比的确定按级配 B 称取矿料, 采用 3 种油石比, 双面各 油石比 /% 毛体积相对密度 表 6 计算理论最大相对密度 击实 75 次成型马歇尔试件, 然后将成型的试件进行马歇尔稳定度试验, 试验结果列于表 6 沥青混合料马歇尔试验结果 空隙率 /% 矿料间隙率 VMA/% 饱和度 VFA/% 粗集料骨架间隙率 VCA mix /% 稳定度 /kn 流值 / 0.1mm 要求 3.5~ ~85 VCA DRC 6.0 0~50 根据 AR-SMA13 路面设计要求, 空隙率应控制在 3.5%~5.5% 本次油石比为 6.% 时空隙率为 4.0%, 其它指标 (VMA VCA 稳定度 饱和度等) 均满足设计要求, 根据实际工程应用经验, 选取 6.% 为最佳设计油石比 3.4 成品湿法橡胶沥青 SMA13 性能试验本次采用上文确定的混合料级配及油石比, 进行混合料的路用性能试验, 包括高温抗车辙 低温小梁 浸水马歇尔及冻融劈裂, 并与 SBS 改性沥青进行对比 [], 具体试验结果见表 7 表 7 成品湿法橡胶沥青混合料性能试验结果 混合料类型 水稳定性 高温性能 低温性能 浸水马歇尔 /% 冻融劈裂 /% 车辙 /( 次 mm -1 ) 小梁弯曲 /με SMA13 成品橡胶沥青 SBS 改性沥青 要求 从试验结果可以看出 : 成品湿法橡胶沥青高温性能突出 ; 成品湿法橡胶沥青的水稳定性能与 SBS 改性沥青相当 ; 成品湿法橡胶沥青低温性能略低于 SBS 改性沥青, 但符合设计要求 根据试验结果可看出, 采用成品湿法橡胶沥青成型的 SMA13 混合 度过低沥青粘度较大, 易产生压实度不足或铺面密水性较差等现象, 施工中对温度的控制显得尤为重要, 该混合料宜在较高温度下进行碾压, 以确保路面压实度和密水性 从温度测试结果来看, 到场温度基本无损失, 摊铺碾压温度均满足要求 料各项路用性能满足技术要求 表 8 成品湿法橡胶沥青施工温度 4 施工工艺与质量控制 [3] 项目成品橡胶沥青 SBS 改性沥青 检测结果 沥青加热温度 175~ ~ 施工工艺 集料温度 185~00 180~190 成品湿法橡胶沥青施工工艺与 SBS 改性沥青基 180~190, 170~180, 混合料出厂温度 177~180 本一致 >195 废弃 >190 废弃, 摊铺过程中松铺系数 1.8~. 但由于成运到现场温度 ~178 品橡胶沥青具有较高的黏度, 为保证其生产及施工 165, < , <140 过程中良好的和易性和碾压过程中的压实度, 所以摊铺温度作为废料作为废料 167~171 成品湿法橡胶沥青混合料各阶段的温度均略高于 SBS 初压开始温度 ~159 改性沥青, 碾压应注重压实机械和压实工艺, 通过 复压最低温度 ~147 试验段试铺确定成品湿法橡胶沥青混合料的施工温 碾压终了表面温度 ~16 度控制范围及检测结果见表 8 [], 碾压方案见表 9 橡胶沥青混合料温度过高易产生析漏现象, 温 在现场施工过程中要严格控制压路机的碾压变数, 尤其是开始阶段钢轮压路机的碾压, 经本工程

17 第 期 章荣福, 等 : 成品湿法橡胶沥青 AR SMA13 的应用研究 15 证明, 橡胶沥青混合料较改性沥青混合料易碾压, 如果开始阶段碾压次数过多会导致表面形成 糊面 现象, 故在成品湿法橡胶沥青 AR-SMA13 混合料施工过程中要严格控制碾压遍数 碾压阶段 表 9 成品湿法橡胶沥青 SMA13 碾压方案 压路机类型 / 数量 碾压遍数 碾压速度 / (km h -1 ) 初压采用 台戴纳帕克 初压 钢轮压路机前静后振各 1 遍, 共初压 遍 1~ 遍 1.5~.0 复压采用 台钢轮压路机前振后复压前振后振各压 遍 ( 循环振 3 遍 3~4.5 套压 ), 共复压 4 遍 终压采用 1 台宝马钢轮压终压路机 1 遍, 确保无轮迹静压 1 遍 3.0~ 现场检测 4..1 压实度检测为了检验路面的压实效果 [5], 对路面压实度进行了检测, 试验可得, 芯料高度平均值为 4.4 cm, 芯料毛体积相对密度为.519 ; 马氏毛体积相对密度为.540, 计算最大理论相对密度为.635, 压实度毛 / 马平均值为 99.%, 毛 / 理平均值为 95.6% 芯样厚度 马氏压实度和理论压实度均满足技术要求, 路面现场空隙率为 4.7%, 表明该碾压工艺合理, 施工组织有序 4.. 渗水与构造深度试验 为检验路面的密水效果 铺面均匀性与抗滑性 能, 对施工后的路面进行了 10 点渗水和构造深度 试验, 结果如表 10 所示 铺面构造深度基本控制 在 1.0 mm 左右, 渗水试验满足要求, 说明铺面具 有较好的密水性 抗滑性和均匀性 表 10 渗水与构造深度试验 芯样编号 渗水系数 /(ml min -1 ) 构造深度 TD/mm 技术要求 50 TD 最大 /TD 平均 < 经济性评价 为了评价成品湿法橡胶沥青的经济性, 笔者结合常用的 HD 型橡胶沥青混合料在某项目应用的情况, 对比同期改性沥青混合料进行预算定额与费用测算 计算结果见表 11 项目 表 11 种混合料预算定额与费用测算 (1 000 m 3 ) 成品湿法橡胶沥青 AR-SMA13 混合料 SBS 改性沥青 SMA13 混合料单价拌和运输摊铺拌和运输摊铺 人工 / 工日 沥青混凝土混合料 /m 成品湿法橡胶沥青 (HD 型 )/t 水泥 /t SBS 改性沥青 木质素纤维 /t 抗剥落剂 /t 矿粉 /t 路面用碎石 ( 玄武岩 0~3 mm)/m 路面用碎石 ( 玄武岩 5~10 mm)/m 路面用碎石 ( 玄武岩 10~15 mm)/m 其他材料费 / 元 设备摊销费 / 元 m 3 以内轮式装载机 / 台班 t 以内自卸汽车 / 台班 型拌和楼 / 台班 t 以内自卸汽车 ( 第一个 1 km)/ 台班 t 以内自卸汽车 ( 每增运 0.5 km)/ 台班 ABG43 沥青混合料摊铺机 / 台班 ( 下转第 36 页 )

18 第 11 卷第 期 014 年 4 月 Modern Transportation Technology Vol. 11 No. Apr. 014 干线公路抗裂嵌挤型水泥稳定碎石施工技术 丁泽民 1, 余晖 1, 郑炳锋 (1. 江苏省扬州市公路管理处, 江苏扬州 5007;. 江苏省交通科学研究院股份有限公司, 江苏南京 1111) 摘要 : 结合 十二五 江苏省干线公路抗裂嵌挤型水泥稳定碎石施工技术推广, 系统梳理了抗裂嵌挤型水泥稳定碎石技术要求, 分析阐述了抗裂嵌挤型水泥稳定碎石技术的材料要求 混合料配合比设计 施工要点 质量管理等方面关键环节, 提出了一种备选方案 提出了抗裂嵌挤型水泥稳定碎石级配范围并采用振动成型法进行配合比设计 通过试点工程建设, 验证与优化了抗裂嵌挤型水泥稳定碎石路面基层施工技术 关键词 : 路面基层 ; 抗裂嵌挤型水泥稳定碎石 ; 施工技术 ; 振动成型中图分类号 :U415.6 文献标识码 :B 文章编号 : (014) Construction Technology of Cracking Resistance Cement Bound Granular Aggregate in Arterial Highway Ding Zemin 1, Yu Hui 1, Zheng Bingfeng (1. Yangzhou Highway Management Office, Yangzhou5007, China;. Jiangsu Transportation Institute, Nanjing 1111, China) Abstract: Combined with the "1th five year" construction technology extension of cracking resistance cement stabilized macadam for arterial highway in Jiangsu Province, this paper analyzed technical requirements and systematically expounded key points of material requirements, mix proportion design, construction and quality control of cracking resistance cement stabilized macadam. Then gradation range was given and vibration formation method was suggested. Based on a trial project, it verified and optimized construction technology of cracking resistance cement stabilized macadam. Key words: base; cracking resistance cement stabilized macadam; construction technology; vibratory compaction 目前江苏省干线公路沥青路面普遍采用水泥稳定碎石半刚性基层 传统的水泥稳定碎石混合料属于悬浮密实结构, 重型击实法设计, 容易收缩开裂, 形成沥青路面反射裂缝 [1-4] 抗裂嵌挤型水泥稳定碎石混合料是指以连续级配粗集料形成相互嵌挤的骨架, 以水泥及细料填充骨架的空隙, 振动成型法 设计 [5-7] 形成一种骨架嵌挤密实结构的无机结合料 抗裂嵌挤型水泥稳定碎石路面基层施工技术可以提高半刚性基层自身的抗裂性能, 同时节省工程造价以及后期养护费用, 是减轻沥青路面反射裂缝的有 效途径 [8-10] 1 抗裂嵌挤型水泥稳定碎石技术特点江苏省干线公路抗裂嵌挤型水泥稳定碎石路面基层施工技术, 着重从工序 技术 工艺和管理的角度, 以现场施工要求为主, 旨在优化施工工艺, 严格工艺管理, 对水泥稳定碎石基层施工过程中关键技术 核心指标提出明确要求 抗裂嵌挤型水泥稳定碎石技术特点, 体现在新技术 新思路 新要求 关键点等方面, 如图 1 所示 抗裂嵌挤型水泥稳定碎石路面基层施工工序流程, 如图 所示, 抗裂嵌挤型水泥稳定碎石混合料配合比设计流程, 如图 3 所示 作者简介 : 丁泽民 (1967-), 男, 江苏扬州人, 工程师, 主要从事公路建设管理工作

19 第 期 丁泽民, 等 : 干线公路抗裂嵌挤型水泥稳定碎石施工技术 17 图 新技术 骨架嵌挤型级配要求 振动成型法 新要求 配合比设计标准化 试铺总结标准化 工序流程标准化 图 1 图 3 新思路 重要施工环节监控 兼顾工程造价 关键点 限制水泥用量 合成级配关键筛孔通过率 含水量控制 抗裂嵌挤型水泥稳定碎石技术特点 抗裂嵌挤型水泥稳定碎石路面基层施工工序流程图 粗集料 细集料 水泥 材料选择 材料试验 混合料级配组成设计,.36 mm 0.6 mm mm 的通过量接近级配范围的下限 选择 5 组水泥剂量, 按照设计级配, 分别进行击实试验或振动压实试验, 确定混合料最大干密度 最佳含水量 不同水泥剂量拌制混合料, 分别按振动成型法或静压法制备无侧限抗压试件 标准条件下养护 (6 d 正常养护,1 d 浸水养护 ) 无侧限抗压强度试验 不合格 依据设计强度, 选择水泥剂量 抗裂嵌挤型水泥稳定碎石混合料配合比设计流程 抗裂嵌挤型水泥稳定碎石技术要求.1 材料要求针对抗裂嵌挤型水泥稳定碎石混合料要求, 水泥初凝时间应不小于 4 h, 终凝时间宜不小于 6 h, 宜采用 4.5 级及以上缓凝水泥 集料最大粒径为 31.5 mm, 宜将 0~4.75 mm 分为.36~4.75 mm 0~.36 mm 两档, 应按以下 4 种或 4 种以上规格备料 : 9.5~31.5 mm 4.75~9.5 mm.36~4.75 mm 0~.36 mm 或 19.0~31.5 mm 4.75~19.0 mm.36~4.75 mm 0~.36 mm, 同时细集料水洗法 < mm 颗粒含量不大于 0%( 宜不大于 15%), 上述条件不具备时, 可用.36~4.75 mm 玄武岩替代部分石屑 集料质量技术要求如表 1 所示 表 1 集料质量技术要求检验项目技术要求石料压碎值 /% 6 粒径大于 9.5 mm 针片状颗粒含量 /% 18( 宜 15) 粒径小于 9.5 mm 针片状颗粒含量 /% 18( 宜 15) 细集料水洗法 < mm 颗粒含量 /% 0( 宜 15) 液限 /% < 8 塑性指数 < 6 砂当量 /% > 50( 宜 60). 混合料配合比设计抗裂嵌挤型水泥稳定碎石级配范围 关键筛孔的控制范围, 如表 所示 宜采用振动成型压实法进行混合料配合比设计, 与重型击实法相比, 提高了最大干密度及基层压实度, 降低了最佳含水量, 减少基层开裂 在合成级配满足要求的同时限制细料 粉料用量, 碎石合成级配中小于 mm 颗粒含量宜不大于 3% 根据 7 d 浸水无侧限抗压强度设计要求 ( 可参照静压法成型强度 3.5~4.5 MPa ; 振动压实成型强度 7.0 MPa), 限制水泥用量, 确定 [11] 水泥稳定碎石的生产配合比 表 抗裂嵌挤型水泥稳定碎石混合料矿料级配范围通过下列筛孔 (mm) 的重量百分率 /% 项目 级配 ~86 38~58 ~3 16~8 8~15 0~5 关键筛孔 80~83.5 8~3 0~ 越少越好 3% 以下.3 施工要点细集料宜采用篷布覆盖, 避免细集料含水量过大 根据施工时气候条件限制含水量, 控制外加水与天然含水量的总和要比最佳含水量略高 1% 左右, 施工中要求水泥剂量应不大于 4.5% 混合料在运输过程中必须覆盖, 以减少水分损失 摊铺施工规范了基层喷洒水泥浆的两种方式 控制路面高程的方式 防治混合料离析的方法 碾压应遵循 先轻后重 先慢后快 从低到高 的原则, 碾压时含水量宜不超过最佳含水量的 1%~% 7 d 内保持湿润, 14~8 d 内正常养护.4 质量管理计算压实度的最大干密度值推荐采用振动压实法获得, 可以提升基层压实水平, 条件不具备时, 采用重型击实法得到的最大干密度可按相关系数进

20 年 行转换 抗裂嵌挤水泥稳定碎石基层 7~10 d 龄期必 须能取出完整的钻件 ( 试件不松散 不断裂 ; 顶面 底面应有不少于 50% 的平面 ) 3 工程应用 3.1 工程概况省道 37 高邮段 3 期工程路面, 技术标准为一级公路, 设计车速 100 km/h, 设计荷载公路 I 级 一般路段路基标准横断面宽度 6.0 m 主线路面结构采用 4 cm 改性 Sup-13+8 cm Sup-0+ 乳化沥青下封层 + 抗裂嵌挤型水稳碎石基层 抗裂嵌挤型水泥稳定碎石路面基层长度为 5 km 3. 配合比设计本次试验所用的水泥 集料均依据要求进行了相关指标试验, 试验结果均满足要求 取工地实际使用的碎石, 分别进行水洗筛分, 按颗粒组成进行计算, 确定各种碎石的组成比例, 组成混合料的级配符合 江苏省干线公路抗裂嵌挤型水泥稳定碎石路面基层施工技术指南 的规定 基层抗裂嵌挤型水泥稳定碎石混合料级配曲线, 如图 4 所示 通过率 /% 图 4 级配下限级配上限级配中值设计级配 筛孔尺寸 /mm 基层抗裂嵌挤型水泥稳定碎石混合料级配曲线图 水泥剂量按.0% ~ 4.5% 范围, 分别取 4 ~ 5 种水泥剂量比例 ( 外掺 ) 制备混合料, 采用振动成型法确定各组混合料的最大干密度和最佳含水量 根据确定的最佳含水量, 分别拌制不同水泥剂量的水泥稳定碎石混合料, 按压实标准 ( 推荐采用振动成型标准,98%) 采用振动成型法或静压法制备混合料试件, 在标准条件下养护 6 d, 浸水 1 d 后取出, 做无侧限抗压强度试验 根据 7 d 浸水无侧限抗压强度设计要求 ( 可参照静压法成型强度 3.5~ 4.5 MPa ; 振动压实成型强度 7.0 MPa), 确定抗裂嵌挤型水泥稳定碎石的配合比 抗裂嵌挤型水泥稳定碎石混合料配合比设计结果及性能试验结果, 如表 3 表 4 所示 3.3 施工现场试点工程原材料检测指标, 如细集料砂当量为 64% 石屑水洗法 < mm 颗粒含量为 13.% 针片状颗粒含量为 10.7%, 均满足技术要求 混合料设计采用振动成型方法, 级配设计 关键筛孔通过率满足抗裂嵌挤型水泥稳定碎石技术要求 施工工艺, 如碾压方案 机械配备及碾压遍数能够满足依据振动成型确定的干密度计算的基层压实度要求 表 3 下列各种材料所占比例 /% 9.5~31.5 mm 4.75~9.5 mm.36~4.75 mm 石灰岩 石灰岩 玄武岩 抗裂嵌挤型水泥稳定碎石混合料配合比设计结果 表 4 性能试验结果 成型方式 振动成型法 ( 振动 ) 重型击实法 ( 静压 ) 3.4 试验检测混合料级配检验在拌和机运输皮带上取样, 抗压强度检验在料车上取样 除用滴定法检测水泥剂量要求外, 还应进行总量控制检测 压实度检查应在碾压结束后立即进行, 对于小于规定值的测点应立即进行处理, 直到测点全部符合要求为止 经检测混合料的水洗筛分试验结果和压实度试验检测结果, 均能满足抗裂嵌挤型水泥稳定碎石技术要求 3.5 级配评价采用贝雷法对试点工程抗裂嵌挤型水泥稳定碎石混合料级配的嵌挤程度进行评价 根据贝雷法对混合料嵌挤状况的评价方法, 对上述配合比级配的 C A F Ac 和 F Af 值进行计算, 计算可得 C A = 0.99, F Ac = 0.43,F Af = 0.54 当 CA 值接近 1.0, 粗集料中较粗的部分与较细的部分数量接近, 此时基层混合料施工和易性好, 也形成了良好的骨架结构 而如果细集料 F AC 太小或 F Af 太大, 细集料中粗颗粒间隙体积没有被足够的细料填充, 这种混合料难于压实, 基层也难以成型, 工程经验表明 F AC 和 F Af 均应在 0.3~0.6 因此, 试点工程水泥稳定碎石混合料级配符合骨架嵌挤要求 4 结语 最大干密度 / (g cm -3 ) 最佳含水量 /% 0~.36 mm 石灰岩 强度代表值 /MPa 水泥剂量 /% 江苏省干线公路抗裂嵌挤型水泥稳定碎石路面基层施工技术, 是在现行公路工程标准 规范的基础上, 针对干线公路特点, 充分吸纳现有经验和成果, 总结了近年来提高沥青路面使用性能的成熟工艺 先进技术, 严格控制抗裂嵌挤型水泥稳定碎石基层施工质量波动, 推行施工管理标准化, 改善层间粘结, 提高路面耐久性, 提升施工效率和实体工程质量, ( 下转第 44 页 )

21 第 11 卷第 期 014 年 4 月 Modern Transportation Technology Vol. 11 No. Apr. 014 大跨径预应力混凝土箱梁桥长期变形不收敛成因分析 季新年 1, 张冬冬, 段壮志 3, 赵启林 (1. 江苏省交通运输厅工程质量监督局, 江苏南京 10001;. 中国人民解放军理工大学, 江苏南京 10007; 3. 中国人民解放军工程兵学院, 江苏徐州 1004) 摘要 : 针对预应力混凝土箱梁桥长期变形不收敛的问题, 文章先对几座典型病害桥梁实测变形与开裂病害进行了关联性分析, 初步定性地指出跨中挠度的持续发展与裂缝扩展存在某种内在联系 然后选取一座具有代表性的桥梁为算例, 采用 ANSYS 有限元程序, 分别计算和分析了混凝土徐变 梁体开裂及裂缝扩展对长期挠度变化的影响 结果表明, 桥梁长期变形发展特征是混凝土徐变变形与梁体开裂引发的变形耦合作用的结果 ; 裂缝扩展是该类型桥梁长期变形持续发展的本质原因 关键词 : 预应力混凝土箱梁桥 ; 长期变形 ; 有限元法 ; 徐变 ; 裂缝中图分类号 :U445.7 文献标识码 :A 文章编号 : (014) Cause Analysis of Long-Term Deformation without Convergence for Long Span Prestressed Concrete Box Girder Bridge Ji Xinnian 1, Zhang Dongdong, Duan Zhuangzhi 3, Zhao Qilin (1. Engineering Quality Supervision Bureau of Jiangsu Communication Department,Nanjing 10001, China;. PLA University of Science and Technology, Nanjing 10007, China; 3. Engineering Institute of Engineering Corps of PLA, Xuzhou 1004, China) Abstract: Aiming at long term deformation without convergence for prestressed concrete box girder bridges, this paper made an association analysis of measured deformation and cracking disease of some typical diseased bridges. It indicated qualitatively that there were some internal relations between the progressive development of mid span deflection and the evolution of cracks. Whereafter, a typical diseased bridge was selected as the computational model to study the long term deflection caused by the concrete creep, cracking of girder body and evolution of cracks by ANSYS. The results indicated that: the development characteristics of long term deflection at mid span was a result of coupling of the deflection caused by concrete creep and the deflection caused by evolution of cracks; the evolution of cracks was the essential reason for long term deflection without convergence for this type of bridges. Key words: prestressed concrete box girder bridge; long term deformation;finite element method; creep; crack 大跨径预应力混凝土箱梁桥以其结构受力性能好 跨越能力强 施工方便及外形优美等诸多优点而在世界各地得到了较为广泛的应用 但是近年来, 许多此类大跨度桥梁在运营阶段主梁跨中下挠问题日益突出, 同时伴随着梁体的严重开裂, 这些病害 严重地影响了结构的安全性 美观性和行车的舒适性, 并极大地限制了这一桥型的继续发展 此类桥型结构跨中下挠问题主要特点如下 :(1) 长期变形实测值远大于设计预测值 () 长期变形趋势不收敛, 即长期变形随时间以线性趋势持续增 基金项目 : 国家 973 项目 ( 项目编号 :01CB060) 作者简介 : 季新年 (1967-), 男, 江苏兴化人, 工程师, 主要从事交通工程建设质量安全监督管理工作

22 0 014 年 长, 与理论计算所具有的初期变形速率大 后期变形速率趋于零的特征明显不同 目前, 对主梁跨中下挠问题比较严重的成因的研究主要体现在 3 个方面 :(1) 高强混凝土的收缩徐变远较目前理论的估计值大且持续时间较长 [1-], 采用不同收缩 徐变模型得到的预测值有明显差异 [3-4], 其中收缩对桥梁长期变形的影响很小 [5] ;() 因实际预应力损失较大, 对预应力损失估计偏低使得变形预测值较小 [6], 且预应力损失对成桥 10 年以后的跨中挠度影响很小 [5] ;(3) 梁体开裂削弱截面刚度, 加重了混凝土徐变, 从而使得主 跨下挠变形较大 [7-9] 1 跨中长期变形及裂缝发展特征 现有大跨预应力混凝土箱梁桥在建成通车一段 时间后, 主梁跨中均出现不同程度的下挠, 尤其是 后期变形继续加大的问题出乎设计预测之外 为了 弄清此类桥型结构主梁跨中长期变形发展趋势特点 以及其不收敛特征原因, 本文选取几座发生严重下 挠的桥梁 ( 见表 1) [7,10-11], 根据其病害检测报告及 相关文献, 对其跨中下挠情况进行统计和分析, 总 结这些桥梁变形发展趋势及长期变形不收敛的共性 特征 表 1 典型病害预应力混凝土箱梁桥 桥梁名称 跨径组合 /m 建成年月 某连续箱梁桥 某连续箱梁桥 西南某长江公路大桥 广州虎门大桥辅航道桥 三门峡黄河公路大桥 根据表 1 典型病害桥梁的相关文献 [1,14-15] 对桥 梁挠度发展情况的统计和分析, 可以得出对于出现变形持续发展的预应力混凝土箱梁桥, 其跨中长期变形发展呈现明显的 快速 - 缓和 - 加速 三阶段特征 [1], 如图 1 所示, 即 : 第一阶段, 大概在桥梁运营 1~4 年左右, 变形基本呈线性快速发展 ; 第二阶段为桥梁运营后 4~6 年左右, 变形继续发展, 但是呈现一定的收敛趋势 ; 第三阶段为 6 年以后, 变形不仅继续发展, 而且相对第二阶段有快速发展的趋势 另外, 根据上述桥梁的裂缝检测情况 [7,10-11] 知, 梁体除了发生较明显的下挠病害外, 伴随着桥梁挠度的增长, 主梁梁体也出现较为明显的开裂现象 随着桥梁运营时间的增长, 每座发生下挠的桥梁都会出现一定程度的开裂, 特别是在桥梁运营几 可 年后下挠较快时梁体开裂较为严重, 具体表现为 : 桥梁在运营 3~5 年之前梁体开裂现象并不明显, 但是在运营 5~6 年以后梁体上逐渐出现各向裂缝 f 跨中挠度 阶段 1 阶段 阶段 3 运营年限 / 年 图 1 桥梁长期挠度发展示意图 根据上述典型桥梁的长期变形发展特征及裂缝发展情况的实测信息分析可以进一步得出, 桥梁挠度的发展与裂缝的扩展存在时变相关性, 具体表现为 : 在变形具有收敛趋势期间桥梁裂缝相对稳定, 而在第二次变形快速发展期间, 裂缝也明显发展, 裂缝的扩展趋势与桥梁变形趋势具有一致性 某连 [1] 续箱梁桥挠度和裂缝的相关性分析结果也证实了这点 ( 见图 ) 因此可以初步推测得出 : 桥梁裂缝扩展与挠度发展之间存在某种内在的联系 为了弄清这种内在联系并解释长期变形发展曲线与理论预测曲线线形之间的差异, 下文分别从混凝土徐变和裂缝扩展对长期变形的影响两方面来进行计算和分析 跨中挠度 /mm 0 4 桥龄 / 年 (1996 成桥 ) 跨中顶板裂缝跨中腹板裂缝左幅挠度 跨中底板裂缝支点腹板裂缝右幅挠度 [11] 图 某桥梁跨中挠度与裂缝相关性曲线 混凝土徐变对主梁跨中长期变形的影响.1 有限元模型及参数选取 [7] 选取某预应力混凝土连续箱梁桥作为算例 其跨径组合为 75 m+15 m+75 m, 上部结构为变截面箱梁, 采用对称悬臂浇筑挂篮方法施工, 分为上下两幅, 每幅主梁截面均为单箱单室, 梁高为.75 ( 跨中 )~7 m( 墩顶 ), 按抛物线变化 箱梁截面具体尺寸可参见文献 [7] 对于采用挂篮施工的预应力混凝土箱梁桥, 因施工期结构体系以及应力状态反复变化, 不能够利 开裂程度 (0-5) t

23 第 期 季新年, 等 : 大跨径预应力混凝土箱梁桥长期变形不收敛成因分析 1 用公式简单计算桥梁任意时刻的变形, 而是选用有限元方法进行变形计算, 如国内普遍采用的 桥梁博士 MIDAS/Civil 以及 SAP000 本文选用 ANSYS10.0 空间有限元程序及平面应力有限元计算 由于采用的是线性徐变理论, 即在任一时刻徐变与弹性应变成线性的, 而弹性应变与应力是成线性的, 故这里 C =1 ; 又因为不考虑温度对徐变的影响, 所以 C 4 =0, 最后徐变准则可简化为 C3 理论, 其中平面应力有限元基本计算理论与平面杆 fcr = C1 vt () 件有限元计算理论相同 徐变变形计算采用 ANSYS 中的蠕变计算理论 实际上,ANSYS 现有的功能实际上并不包含混凝土的徐变计算, 但可以利用其金属蠕变功能来考虑 ( 通过求解蠕变的本构微分方程, 得出单位时间间隔内蠕变应变增量来实现蠕变计算 ) 当利用 ANSYS 蠕变计算功能计算混凝土徐变, 需要求解单位时间间隔内混凝土的徐变应变增量 ANSYS 程序提供了很多徐变准则, 本文选用其中的时间硬化徐变方程, 即 : 故只要确定 C 1 与 C 3 的参数值, 就可以确定徐变方程 本文采用规范, 该规范采用的是基于 CEB-FIP 90 模型而得到的徐变预测模型, 可根据预测模型并采用分段拟合的方法确定参数 C 1 和 C 3, 拟合结果见表 后将徐变参数代入 ANSYS 徐变准则中, 徐变系数分别按规范取值以及正负变异各 35% 其他模型材料参数分别为 : 主墩混凝土为 C40, 箱梁混凝土为 C50, 但模型中箱梁考虑了普通配筋 C C3 - C4/ T fcr = C1 v t e (1) 的影响, 密度与弹模进行适当的提高, 取为 35GPa 表 徐变方程参数的取值 (C 1 和 C ) t/d 0~30 30~90 90~ ~ ~ ~ ~3 600 C C 预应力筋标准强度 MPa, 弹模 195 GPa, 公称直径 15.4 mm 不考虑材料的非线性 采用平面模型进行分析, 混凝土采用带厚度的平面应力单元 PLANE4 来模拟 ; 预应力筋采用 LINK1 杆单元来模拟, 通过给定单元相应的初始应变来确定预应力的大小 ; 荷载考虑结构的一期恒载 ( 自重 ) 和二期恒载 ( 桥面铺装层 ), 没有考虑活荷载效应. 计算结果与分析为了了解徐变变形的变化趋势, 分别提取随时间变化的跨中竖向变形形成趋势图 ( 见图 3), 可以看出 : 不同变异系数下的三条曲线基本规律较为一致, 即随着时间的发展, 曲线均趋向于稳定 在正常预应力与徐变状态下, 徐变产生的变形增量一般只有 3 cm 左右, 即使徐变最大变异了 35%, 其徐变变形增量也只有不到 5 cm, 可见因徐变导致的变形增量不大, 且最终也是趋向于稳定的 即根据现有线性计算理论, 收缩徐变系数无论如何变异, 桥梁长期变形一般在 3~5 年左右趋向稳定值, 不会出现桥梁变形持续线性发展的现象 3 裂缝扩展对主梁跨中长期变形的影响 3.1 有限元模型及参数选取本节采用 ANSYS10.0 有限元软件对所研究病害桥梁在裂缝出现前后以及裂缝扩展时的弹性挠度变化情况进行模拟与计算 有限元模型材料参数与徐变计算模型参数相同 模型中裂缝采用离散裂缝模 型, 通过在 L/4 跨附近的腹板预先设定 45 的斜裂缝, 并在相同位置建立双节点的方式来实现 ( 见图 4) 由于对称性, 只建立 1/ 模型, 顶板 底板和腹板横桥向的宽度通过单元 PLANE4 的实常数来控制, 同时考虑两侧腹板厚度 计算荷载考虑预应力筋作用 梁体自重和铺装层的作用 铺装层采用等效荷载 ( 均布载 ) 的方式施加, 大小为 87.4 kn/m; 在最左端和桥墩处约束竖向位移, 中跨中部为对称约束 挠度 /m 正常状态中跨跨中竖向变形增量 徐变增加 35% 中跨跨中竖向变形增量 徐变减小 35% 中跨跨中竖向变形增量 时间 / 年 图 3 跨中挠度随时间变化曲线 3. 计算结果与分析裂缝间距 数量及长度都会对挠度产生一定程度的影响 桥梁实测发现在桥梁运营初期腹板斜裂缝间距相对较大, 一般在 1 m 左右, 但是随着桥梁运营, 裂缝开始密集出现, 一般在 0.~0.5 m 本文首先在裂缝数量和长度都为定值 (40 条和 80 cm) 的情况下, 将裂缝间距分别取为 0. m,0.4 m,0.6 m, 0.8m,1.0 m,1. m, 对 6 种情况下的结果进行对比分析, 发现在裂缝数量与长度固定情况下, 裂缝间距越小对桥梁的挠度影响相对越大, 但这种影响

24 014 年 在量值上都比较小 接下来, 本文将重点分析裂缝数量及长度对挠度的影响 混凝土单元裂缝 图 4 有限元模型裂缝示意图为了分别比较裂缝数量和长度对桥梁挠度变化影响程度的差异, 按照正交的原则, 在裂缝数量方向设计了 10~80 条的 8 个元素的等差数列 ; 在裂缝长度方向设计了 0~00 cm 的 10 个元素的等差数列, 裂缝间距取为 1 m 分别提取不同参数模型下主梁跨中的竖向变形, 计算结果见表 3 从表 3 可以明显地看出, 随着裂缝长度和裂缝数量的变化, 中跨跨中的挠度值也有很大的不同 从裂缝数量为 10 条, 裂缝长度为 0 cm 时的 cm 到裂缝数量为 80 条, 裂缝长度为 00 cm 时的 cm, 增长幅度达到了 84.8%, 可见裂缝对跨中挠度的影响随着裂缝本身状态的不同而不 同 图 5 为不同裂缝数量时跨中挠度随裂缝长度变化的趋势图 ; 图 6 为在不同裂缝长度时跨中挠度随裂缝数量变化的趋势图 跨中扰度 /cm 跨中扰度 /cm 裂缝长度 /cm 图 5 跨中挠度随裂缝长度变化曲线 裂缝条数 图 6 跨中挠度随裂缝数量变化曲线 10 条 0 条 30 条 40 条 50 条 60 条 70 条 80 条 10 cm 40 cm 60 cm 80 cm 100 cm 10 cm 140 cm 160 cm 180 cm 00 cm 从图 5 可以看出, 裂缝长度在 80cm 以下时, 跨中的扰度值基本保持在同一水平, 当裂缝长度超过 80cm 时, 跨中的扰度值随裂缝长度的增长而迅 表 3 不同计算模型的跨中挠度 ( 单位 :cm) 裂缝长度 /cm 裂缝数量 / 条 速增长, 其中 40 条以下的增长速度明显小于 40 条以上的增长速度 ; 从图 6 中还可以看出, 随着裂缝数量的增加, 跨中扰度值呈现发散状态 从图 6 可以看出, 在裂缝数量少于 40 条的时候, 不同裂缝长度之间的跨中扰度值相差不是很大, 而从 40 条发展到 50 的过程中, 各长度的裂缝对应的跨中扰度均出现了明显的增长,50 条以后的增长比较均匀, 但增长速度大于 40 条以前的增长速度 以上分析内容为利用多个有限元模型分别模拟不同裂缝数量下的计算结果, 没有反映裂缝条数变 化时的挠度时变发展特征是在单一模型中进行的这一实际情况 为此, 本文在前述建模及分析的基础上, 只建立一个有限元模型, 采用 ANSYS 中的 单元生死 功能, 通过不断增加该模型腹板上裂缝条数来反映腹板裂缝数量时变发展对跨中挠度的影响 共分 10 个阶段进行模拟 :C1( 腹板上对称地分布 10 条裂缝 ) C( 腹板上对称地分布 0 条裂缝 ) C10( 腹板上对称地分布 100 条裂缝 ) 模型中裂缝的长度为 1 m, 间距为 0. m, 图 7 为其中部分阶段的裂缝分布示意图 跨中挠度随裂缝数

25 第 期 季新年, 等 : 大跨径预应力混凝土箱梁桥长期变形不收敛成因分析 3 量发展的计算结果和变化情况见图 8 挠度 /cm (a)c1 阶段 (c)c4 阶段 图 7 裂缝分布示意图 (b)c 阶段 (d)c8 阶段 裂缝数量 / 条 图 8 跨中挠度随裂缝数量增长变化曲线 从图 8 可以看出, 当腹板上裂缝数量较少时, 桥梁跨中挠度增加比较少且较稳定, 但当裂缝数量发展到 60 条以上时, 跨中的挠度变得急剧增加 在裂缝条数为 100 条 裂缝长度 1 m 的情况下, 裂缝导致的瞬间弹性刚体变位达 1 cm 通过上述计算分析可以得出 : 裂缝只有在数量与长度上发展到一定程度后才可以对桥梁的挠度有明显影响, 对于跨度 100 m 左右的桥梁, 只有腹板斜裂缝数量在 60 条以上 长度在 1 m 以上时才会对桥梁的挠度产生明显影响 当裂缝数量在 60 条 长度在 1 m 以上时, 桥梁挠度随着裂缝几何参数变化呈明显的非线性发展趋势 桥梁的实桥检测表明, 桥梁腹板裂缝也一般在桥梁运营 4 年左右数量达到 60 条左右, 长度达到 1 m 左右, 可以预见 : 随着裂缝变长与变密, 腹板裂缝对长期挠度的影响越来越明显 4 跨中长期变形不收敛分析原因 混凝土开裂后导致桥梁结构瞬间弹性变形增加 [8], 根据徐变变形的基本理论, 那么梁体徐变变形也将增加, 但是在线性徐变计算理论下梁体的挠度还将收敛到定值 而根据相关计算发现, 梁体开裂后顶底板的正应力尽管有所增加, 但是不会导致混凝土应力进入非线性徐变状态 [13], 因此稳定的开裂不会导致结构长期变形不收敛 事实上多座桥梁的检测已经反映, 桥梁的开裂是不稳定的, 无论是裂缝的类型 数量 宽度与长度等均处于不断增加的状态, 100 开裂不仅导致桥梁的徐变变形增加, 而且会导致弹塑性变形逐渐累积, 桥梁变形一直发展而难以收敛 从前面的计算和分析结果可知, 收缩徐变导致的桥梁长期变形具有两阶段特征 :3~5 年内基本呈现线性发展趋势,3~5 年后发展趋势明显变缓, 变形趋于稳定 而由裂缝扩展导致的桥梁变形也呈现明显两阶段特征 : 在裂缝较少 长度较短与宽度较窄时 ( 桥梁运营早期的裂缝特征 ), 裂缝扩展导致的变形量小, 当裂缝较多 长度较长与宽度较大时 ( 桥梁运营 3~5 年后的裂缝特征 ), 裂缝扩展导致的桥梁变形明显, 变形趋于发散 如果将桥梁挠度关于裂缝数量变化的关系曲线 ( 见图 8) 等效为挠度关于时间变化的曲线 ( 见图 9), 并与桥梁挠度关于时间的徐变变形曲线进行叠加, 后将叠加曲线 ( 见图 9) 与桥梁实测挠度拟合曲线 ( 实测的拟合曲线参见文献 [7]) 的曲线线形进行比较分析, 可以看出 : 叠加曲线的线形与实测挠度曲线的线形具有较好的一致性, 实测挠度曲线近似可以看成是裂缝扩展和徐变引起的长期挠度随时间变化曲线的叠加 ; 桥梁长期变形特征是混凝土徐变变形与梁体开裂引发的变形耦合作用的结果, 这种耦合结果和一致性可用图 10 所示的示意图来表示 另外, 从图 9 中也可以看出, 拟合曲线与数值计算的耦合值也存在一定误差, 这种挠度误差可能是由于桥梁的疲劳损伤所引起的梁截面刚度的减小而造成起的 [14] 关于疲劳损伤 裂缝扩展和徐变三者间的耦合作用对挠度发展变化的影响, 将在后续工作中予以进一步深入的研究 跨中挠度 /cm 叠加值开裂引起的挠度徐变引起的挠度实测值 运营年限 / 年 图 9 跨中挠度随时间变化的曲线从曲线的线形来看, 可将跨中长期挠度变化分为 3 个阶段 第一阶段为成桥后的 3 年内, 桥梁裂缝短而少, 裂缝导致的桥梁挠度较小, 而混凝土徐变发展明显, 徐变导致的桥梁变形较大, 因此桥梁挠度关于时间的曲线总体呈现徐变变形的特征, 即发展迅速且曲线上凸 第二阶段在成桥后的 5~6 年左右, 裂缝基本稳定, 徐变导致的变形开始趋于收敛, 因此桥梁总挠度也呈现收敛特征 第三阶段一般为成桥 6 年后, 徐变变形增加非常有限, 但是此时桥

26 4 014 年 梁裂缝快速发展, 开裂导致形变成为桥梁变形的主要原因 ; 此阶段桥梁总挠度关于时间的关系曲线特征与裂缝产生的挠度关于时间的关系曲线特征相一致, 挠度呈现出重新快速发展的趋势 跨中长期挠度变化的三阶段曲线可以说明 : 桥梁的挠度发展在前期以混凝土收缩徐变为主, 后期以混凝土结构开 裂为主 开裂引起的挠度 徐变引起的挠度 实测挠度 参考文献 [1]Piotr Gwozdziewicz, et al. Long term serviceability of concrete structures with regards to material behaviors and cyclic loading [C]//Proceedings of the 000 Structures Congress Advanced Technology in Structural Engineering. Philadelphia Pennsylvania USA: ASCE, 000:1-81. []Robertson. I N. Predict ion of vertical deflections for a long span prestressed concrete bridge structure[j]. Engineering Structures, 挠度 挠度挠度 阶段 1 阶段 阶段 3 运营时间 运营时间 运营时间 (a) (b) (c) 图 10 主梁跨中挠度发展趋势 005, 7(1): [3]Z.P. Baznat, S.Baweja. Justification and refinements of concrete creep and shrinkage prediction model [J]. Materials and Structures, 1995(8): [4] 王培金, 盛洪飞, 赵尚栋. 大跨度连续刚构桥预应力混凝 5 结论 (1) 相应于大跨度预应力混凝土箱梁桥主梁跨中长期变形发展趋势呈现出 快速 缓和 加速 三阶段特征, 与理论预测曲线所具有的初期变形速率大 后期变形速率趋于零的特征明显不同 ; 另外, 裂缝具有初期少而短 后期多而密的发展规律 ; () 由混凝土徐变引起的桥梁长期变形随着桥梁运营时间的增加会趋于一个收敛值, 变形预测值时变曲线的线形与挠度实测值时变曲线的线形不一致 ; 徐变不是引起长期挠度不收敛的本质原因 ; (3) 混凝土的开裂会导致桥梁结构瞬间弹性变形增加, 但稳定的开裂不会导致结构变形不收敛 ; 主梁裂缝的类型 数量 宽度与长度等的持续增加则会导致梁体弹塑性变形逐渐累积, 桥梁变形持续发展而难以收敛 ; (4) 由裂缝扩展和徐变引起的长期挠度随时间变化曲线的叠加线形与长期变形实测曲线的线形和趋势具有较好的一致性, 桥梁长期变形是混凝土徐变变形与梁体开裂引发的变形耦合作用的结果 ; 桥梁挠度的发展在前期以混凝土收缩徐变为主, 后期以结构开裂为主 ; (5) 由结论 () (3) (4) 可以得出, 梁体裂缝的持续扩展是导致预应力混凝土箱梁桥长期变形不收敛的本质原因 土箱梁的长期挠度预测探讨 [J]. 公路交通科技, 007(1), 4(1): [5] 杨琪, 辛镜坤, 石雪飞. 大跨径 PC 梁桥长期下挠成因分析与加固对策研究 [J]. 公路,010,7(7):18-3. [6] 马润平, 卫军, 高宗余. 大跨预应力混凝土梁式桥后期下挠原因分析 [J]. 铁道工程学报,007,5(5): [7] 牛艳伟, 石雪飞, 阮欣. 大跨径混凝土梁桥的长期挠度实测分析 [J]. 工程力学,008(6),5( 增刊 I): [8] 吕志涛, 潘钻峰. 斜向开裂混凝土梁的瞬时及长期剪切变形 [J]. 建筑科学与工程学报,010():1-9. [9] 伍良波. 新 旧预应力混凝土梁徐变变形差作用下结构受力分析 [J]. 湖南交通科技,013(3):7-75. [10] 鲍卫刚, 周永涛. 预应力混凝土梁式桥梁设计施工技术指南 [M]. 北京 : 人民交通出版社,009. [11] 江苏省长江公路大桥建设指挥部, 中国人民解放军理工大学, 江苏省交通规划设计院股份有限公司. 大跨度预应力混凝土梁桥长期变形的控制技术研究 [R].011. [1]JTG D6 004 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 [S]. [13] 林新元. 预应力混凝土变截面连续箱梁裂后受力性能研究 [D]. 西安 : 长安大学,010. [14] 吴智敏, 宋玉普, 赵国藩. 疲劳荷载作用下混凝土裂缝扩展过程 [J]. 大连理工大学学报,1997,37( 增刊 I) (8): ( 收稿日期 : )