钢桥面-沥青混凝土铺装接触面粘结-滑移机理研究

钢桥面板与铺装间的界面是影响钢桥面铺装使用性能和使用寿命的关键，我们针对界面问题进行了深入研究。根据钢桥面与铺装界面受力特点，设计了一套新型钢桥面铺装的界面直剪试验装置，该装置可以对不同温度、法向应力和剪切速率条件下界面的力学特性进行测试，并提出了相应的试件制作与测试方法；利用新开发的钢桥面与铺装界面直剪试验装置，在2种试验温度、4种法向应力、2种剪切加载速率等多因素条件下对“钢桥面板 环氧富锌漆＋环氧沥青粘结材料＋环氧沥青混合料”和“钢桥面板 Eliminator防水粘结层＋浇注式沥青混合料”两类常用的钢桥面与铺装界面类型进行复合结构直剪试验，获得了界面粘结滑移曲线、发展规律及影响因素；基于摩尔-库仑强度理论，建立了钢桥面与铺装界面抗剪强度准则，并确定了不同温度条件下界面剪切强度包络线和界面残余抗剪强度包络线的力学参数；对剪切加载下钢桥面与铺装界面粘结滑移性能进行了理论分析，在曲线特征分析和试验数据统计的基础上，提出了基于双线性模型、线性-指数模型和Popovics模型的钢桥面与铺装界面粘结滑移模型来描述界面粘结-损伤-滑移的发展规律，在此基础上分别研究了基于剪切强度和界面粘结劲度的双线性损伤模型、线性-指数损伤模型；基于钢桥面与铺装界面直剪试验结果建立了界面内聚力模型，定义了张力－位移关系和损伤萌生判据，引入损伤变量来表征材料的损伤水平，分别建立了双线性和线性-指数界面内聚关系。通过基于内聚力模型的钢桥面与铺装界面有限元模型，分别对60℃时界面在0MPa、0.2MPa、0.5MPa、0.7MPa的法向应力情况下不同剪切速率的荷载试验进行了数值仿真，并获取相应界面剪应力的演化历程；建立了基于界面内聚力模型的全断面钢箱梁节段铺装有限元模型，获得了钢箱梁结构参数对钢桥面与铺装界面的影响规律，首次揭示了车辆超载对钢桥面铺装结构损伤的界面起因及严重后果；采用直剪试验测试了钢桥面与铺装界面的疲劳性能，分析了剪切模量、相位角、累积损伤、损伤增量、耗散能和累积耗散能等特征参数在疲劳试验过程中的演化规律，将累积损伤开始发生急剧增加定义为疲劳破坏标准，通过检验证明界面疲劳寿命服从两参数的威布尔分布规律，得到界面疲劳寿命预估方程。

滑移破坏是钢桥面铺装的主要病害形式之一，本项目旨在揭示钢桥面-沥青混凝土铺装接触面的粘结-滑移机理。采用复合结构直剪试验研究钢-沥青混凝土接触面在单调加载模式下的粘结-滑移力学行为，分析剪应力与滑移的演化规律，建立接触面粘结-滑移本构模型与强度准则。采用内聚力模型和界面单元模拟钢-沥青混凝土接触面，建立包括钢板、沥青混凝土和接触面的三维有限元仿真模型，分析弹性、损伤和滑移扩展行为。研究接触面剪切疲劳破坏过程中的粘结-滑移行为，建立粘结刚度随循环荷载作用的衰减模型。采用内聚力模型结合损伤力学的方法研究接触面疲劳损伤特性，建立接触面疲劳损伤演化方程和内聚力疲劳损伤本构模型，对直剪疲劳试验进行数值仿真，探索影响接触面剪切疲劳寿命的关键因素。研究成果有助于揭示钢桥面-沥青混凝土铺装接触面滑移病害成因及发展规律，并为以提高接触面粘结韧性为目标的钢桥面铺装结构优化提供理论依据。

《长大桥梁钢桥面浇注式沥青混凝土铺装养护技术规程》（DB34/T 3711-2020）规定了长大桥梁钢桥面浇注式沥青混凝土铺装养护技术的术语和定义、符号、调查与评定、养护设计、施工准备、日常养护、预防养护、修复养护和质量检验及验收。该标准适用于保护层采用浇注式沥青混凝土、磨耗层采用SMA或AC类沥青混凝土组合铺装结构的长大桥梁钢桥面铺装养护工程，其他类型桥梁钢桥面铺装养护工程可参考执行。

型钢与混凝土之间的连接主要依靠二者的粘结锚固作用，即粘结力，这种粘结力的影响因素当然很多，导致二者之间的粘结力有大有小，变形差的存在会产生连接面上的相对滑移2100433B

长大桥梁钢桥面浇注式沥青混凝土铺装养护技术规程制定背景

随着公路建设的发展，安徽省内采用浇注式沥青混凝土铺装的大跨径桥梁会越来越多，应用面积也会越来越大。同时，随着经济的发展，交通量快速增长以及极端气候的耦合作用，对钢桥面铺装的使用状况提出了严酷的考验。但就目前来看，针对钢桥面铺装养护的规范性文件还很缺乏，虽然部分建设单位依托已建好的桥梁自行开展相关养护技术的研究与应用，但还未形成行业规范或标准。因此，有必要针对钢桥面浇注式沥青混凝土铺装的特点和材料特性，在总结已有养护技术和科研成果的基础上，编制一套养护技术规程或标准。

长大桥梁钢桥面浇注式沥青混凝土铺装养护技术规程编制进程

• 起草阶段

该标准的修订依托于安徽省交通控股集团有限公司养护管理中心所养管路段的马鞍山大桥钢桥面铺装养护工程实际。《长大桥梁钢桥面浇注式沥青混凝土铺装养护技术规程》地标编制于2018年立项。2019年12月完成初稿，2019年12月10日组织召开了《长大桥梁钢桥面浇注式沥青混凝土铺装养护技术规程）》草案咨询会，并按照意见完成修改；2020年1月11日组织召开了《长大桥梁钢桥面浇注式沥青混凝土铺装养护技术规程）》征求意见讨论会，会上提出修改意见5条。2020年1月完成征求意见稿。

• 发布实施

2020年11月27日，地方标准《长大桥梁钢桥面浇注式沥青混凝土铺装养护技术规程》（DB34/T 3711-2020）由安徽省交通控股集团有限公司提出，由中华人民共和国安徽省交通运输厅归口，由中华人民共和国安徽省市场监督管理局发布。

2020年12月27日，地方标准《长大桥梁钢桥面浇注式沥青混凝土铺装养护技术规程》（DB34/T 3711-2020）实施。

长大桥梁钢桥面浇注式沥青混凝土铺装养护技术规程制定依据

地方标准《长大桥梁钢桥面浇注式沥青混凝土铺装养护技术规程》（DB34/T 3711-2020）依据中国国家标准《标准化工作导则—第1部分：标准化文件的结构和起草规则》（GB/T 1.1-2020）规则起草。

长大桥梁钢桥面浇注式沥青混凝土铺装养护技术规程起草工作

起草单位：安徽省交通控股集团有限公司、重庆市智翔铺道技术工程有限公司。

主要起草人：张尤平、张小丹、曹威、张立奎、王磊、王民、尚飞、黄维树、蔡传勇、刘守苗、蒋家君、李洁、王卫彬、崔珊珊、陈兆龙、王韬、郑倩雯、胡德勇、陈诚、张锋、王滔、彭祝涛、肖丽、周启伟。