钢筋混凝土箱梁桥沥青摊铺温度梯度模式的研究.pdf

第 3 6卷 ， 第 1期 2 0 1 1 年 2 月 公 路 工 程 Hi g h wa y En g i n e e r i n g V0 l _ 3 6NO 1 Fe b ， 2 0 1 1 钢筋混凝土箱梁桥 沥青摊铺温 度梯 度模式 的研究 刘其伟 ，邓祖 华 ，肖 飞 ( 1 东南 大学 交 通 学 院，江苏 南 京 2 1 0 0 9 6 ； 2 南京 建 研建 设 工 程 质量 安 全鉴 定 有 限公 司 ，江苏 南 京 2 1 0 0 0 8 ； 3 江苏 省建筑科学研究 院 结构所 ， 江苏 南京2 1 0 0 0 8 ) 摘 要 高等级公路 桥已广泛采用沥青混凝土铺装 ， 而 沥青 混凝 土摊铺 时的温度往往高达 1 5 0 o C左右 ， 如此 高的温度必然会在桥梁结构 中引起不利的温度场 。沥青摊铺 对钢筋混 凝土箱 梁桥温 度场 的影响是 多方面 因素共 同作用的结果 ， 通过对诸如梁体初始 温度 、 沥青下料温度及摊铺层厚度等影 响因素的数值 分析 ， 提出 了考虑各 种影 响因素的温度梯度分布模式 ， 为钢筋 混凝 土箱 梁桥 在沥青摊铺作用下的温度场和温度效应 的分 析计算提供 了一种 简 化 的 计 算 公 式 。 关键词 沥青摊铺 ； 钢筋混凝土箱梁 ；温度场 ； 数值分析 ；温度梯度模式 中图分类号 u 4 4 1 5 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 4 0 6 1 0 ( 2 0 1 1 ) 0 l 一 0 0 4 5 0 5 Th e Re s e a r c h Fo r Te mp e r a t ur e Gr a d i e n t M o d u l e o f The Re i n f o r c e d Co n c r e t e Bo x Gi r d e r Br i d g e o n Th e Ef f e c t o f Pa v i n g As p h a l t LI U Qi we i ，DENG Zu h u a ，XI AO Fe i ( 1 C o l l e g e o f T r a n s p o r t a t i o n，S o u t h e a s t Un i v e r s i t y，N a n j i n g ，J i a n g s u 2 1 0 0 9 6，C h i n a ； 2 Na n j i n g J i a n - y a n Co n s t r u c t i o n Qu a l i t y &S a f t y A p p r a i s a l C O ， L t d ，Na n j i n g ，J i a n g s u 2 1 0 0 0 8，C h i n a； 3 I n s t i t u t e o f C o n s t r u c t i o n E n g i n e e r i n g o f J S RI BS ，Na n j i n g ，J i a n g s u 2 1 0 0 0 8，C h i n a ) Ab s t r a c t I n r e c e n t y e a r s ， a s p h a l t c o n c r e t e p a v e m e n t h a s b e e n m o r e a n d m o r e w i d e l y u s e d i n t h e d e c k p a v e me n t o f hi g h wa y br i d g e wh o s e t e mp e r a t u r e u s u a l l y r e a c h e s u p t o 1 5 0 S u c h a h i g h t e mp e r a t u r e c a n c a u s e t h e di s a d v a n t a g e o u s t e mp e r a t ur e fi e l d i n t h e b o x g i r d e r Te mp e r a t u r e fi e l d o f p a v i n g a s p h a h i s r e l a t e d t o s o me f a c t o r s Ba s e d o n t h e a n a l y s i s o f f a c t o r s s u c h a s i ni t i a l t e mp e r a t u r e o f g i r d e r ， b l a n k i n g t e mp e r a t u r e o f a s p h a l t ，t h i c kn e s s o f a s p h a l t ，t he no n l i n e a r t e mp e r a t u r e g r a d i e n t s i n t h e c o n c r e t e b o x wa s s ug g e s t e dI t s u p p l i e d o n e s i mp l i fie d c a l c u l a t e d f o r mu l a f o r r e i nf o r c e d c o n c r e t e b o x g i r d e r a t t h e e f f e c t o f a s p h a l t p a v i n g Ke y wo r d s a s p h a l t p a v i n g ；r e i n f o r c e d c o n c r e t e b o x g i r d e r ；t e mp e r a t u r e fi e l d ；n u me r i c a l a n a l y s i s ；t e mp e r a t u r e g r a d i e n t mo d u l e 许 多钢 筋混 凝 土桥 梁 在 调 平 层施 工 结 束 后 ， 未 进 行沥 青摊铺 之前 主梁 表 面 情况 良好 ， 在 沥青 摊 铺 之 后则 在主梁 腹 板 、 顶 板 和翼 板 均 出现 了裂缝 。这 些裂 缝是 由于桥梁 施 工 质量 引起 的 ， 还 是 由于 沥 青 摊铺 温度 效应 引起 的 ， 各 方面 意见 不一 。近 年来 ， 高 等级 公路 桥面铺 装 已广 泛采 用 沥 青 混 凝 土铺 装 ， 沥 青混 凝 土摊铺 温度往 往高 达 1 5 0 o C左右 。如 此高 的 温度 必然 会在箱 梁 内引起 温 差 分 布 ， 但 是 温 度 场分 布如 何 ， 将 对桥 梁结 构产 生哪些 影 响 ， 在 现行 规范 中 无任何 条 文规 定 。为 此 ， 文 章 针 对 沥青 摊 铺 高 温操 作对混凝土箱梁桥的影 响进行研究 ， 进而提出沥青 摊铺 作 用下 ， 钢筋 混凝 土箱 梁桥 梯度 温度模 式 。 1 工程 背景 本研 究工 程 背景为 无锡 机 场高 速 锡 兴路 一 联 5 2 0 m钢 筋混 凝土 连续 箱梁 桥 ， 箱 身采 用 单箱 双 室 截 面 ， 实 桥沥青 摊铺 层 厚 度 9 c m， 分 两 次摊 铺 ， 下 面 层材 料 为改性 沥青 A C 1 6 ， 摊铺 厚 度 为 5 c m， 上 面 层 收稿 日期 】2 0 1 0 0 6 0 7 作者简介 】刘其伟 ( 1 9 6 1 一) ， 男 ， 浙江宁波人， 教授 ， 工学博士 ， 研究方 向为桥梁结构理论研究。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 公路工程 3 6卷 沥青 材 料 为 S A MI 3 ， 摊 铺 厚 度 为 4 c m， 两 次 摊铺 平 均速度均约为 3 m mi n 。试验桥摊铺前后 ， 腹板、 底 板原有裂缝扩展并有新裂缝产生， 反弯点处翼板下 缘新增 大量 细小 横 向裂 缝 。 2温度梯度模 式的提出 根 据 实 测数 据 ， 对 试验 桥 沥 青摊 铺 过程 沿 梁轴 线方 向 ， 同高度 不 同时刻温 度进行 整理 分析 ， 参见 图 1 、 图 2。 图 l 距调平层顶面 1 5 c iin不 同时刻温度分布情况 Fi g u r e 1 Te mpe r a t u r e b e l o w t he t o p s u r f a c e 1 5 c m a t d i f f e r e n t t i me 图 2 距调 平 层 顶 面 1 5 1 3 1 1 1 纵 向不 同时 刻 最 大 温 差 F i g ur e 2 l o ng i t ud i na l ma x i mu mTe mpe r a t u r e d i v e r s i t y be l o w t h e DW t o p s ur f a c e 1 5 e m a t d i ffe r e n t t i me 从 图 1 、 图 2可 知 ， 沥青 摊铺 过 程 中 同一 竖 向高 度 纵 向不 同断面温 度 分 布 的变 化 情 况 差 异显 著 ， 在 摊 铺结 束后各 断 面温度 则保持 在较 接近 的状态 。钢 筋混凝 土连续 梁 桥 一般 在 1 0 0 m 以 内 ， 梁 体 升温 速 率较快而降温速率较缓慢， 全桥摊铺结束后， 最先摊 铺 断 面顶面 才达 到最 高 温 度 ， 因 此全 桥 摊 铺后 纵 向 温差可以忽略。基于 以上实测分析结论 ， 对沥青摊 铺作 用下 温度 模式研 究 可只针 对平 面进行 分析 。 沥青 高温 摊铺 作用 下箱梁 结构 沿梁高 方 向的温 度梯度模式主要由两个要素决定： 最大温差值 和 梯度 曲线 的指 数 ， 即 ： T=T l e一 ( 1 ) 式 中 ， Y为距 调平层 顶 面距 离 。 不 同桥梁 形 式 在不 同摊铺 条 件 下 ， 温 度 梯度 模 式 必 然不会 完全 相 同 ， 欲 提 出普 适 的 沥青 摊铺 梯 度 温度模 式 ， 须 研究 不 同 摊铺 条 件 下 的温 度 场 时 空特 征 ， 而 各种摊 铺条 件均 进行 实际测 试是不 现实 ， 也是 不可 能 的。因此 ， 文章 采用数 值仿 真分 析方法 ， 对影 响温度 模式 的参 数进 行 敏 感 性分 析 ， 研 究 温度 模 式 与 各参 数 的关 系 ， 拟 合 出 的合 理 取值 计 算 公 式 ， 在 此基 础上 提 出普适 的沥青摊 铺温 度模式 。 3模型建立及参数选取 在模 型建 立之 前 ， 先 作如 下假定 ： 混 凝土 材料 均匀 连续 且各 向同性 ， 不 考 虑材 料 非线性 ； 普 通 钢 筋 温度 与相 应 位 置处 的混凝 土 温 度 相 同 ； 针 对 平 面分 析 时认 为沿 梁 轴 线 方 向没 有 热 传 导 ， 沿 梁轴 上 的温 度分 布是 均匀 的。 文 章采 用 试验 桥 为 研究 对 象 ， 以 当天 的实 测 风 速 、 太 阳辐射 强度 、 大气 温度等 和 当 日 1 7 ： 3 7时刻 梁 体 摊铺初 始温 度作 为 模 型分 析 的 基 础环 境 背 景 ， 模 型边界 条件 采用第 三类 边界 。 材 料热 性 能参 数 、 热 交换 系数 及 等效 温度 选 取 如 下 ： 混凝 土 、 沥 青层及 空气 的热 性能参 数 。 本桥 采 用 的是 C 。 的混 凝 土 ， 沥 青 下 面层 采 用 A C 1 6 ， 其 导 热 系 数 A( W 1T I o C) 、 比 热 c ( J k g o C) 和 容重 P ( k g m ) 等热性 能参数 参考 以往 的试 验 数据 ， 取 值 如表 1所示 。 表 1 热性 能参数参 考值 Ta b l e 1 Re f e r e n c e v a l u e o f t he r ma l be ha v i o r p a r a me t e r 热交换系数 。 。 热 交换 由对 流热 交 换 和辐 射热 交 换组 成 ， 这 两 部分通常综合为总的热交换系数 B ， 即： = 9 8+ 4 013 ( 2 ) 等效温度。 第三类 边 界条件 下 ， 沥青摊铺 过程 ， 边界 上 的热 交换 状况 ， 由该 式推 导可得 ： 一 A O T = 小一 十 a sS ) 蚰 加 ：合 、 巡 嚣秫 ： 2 9 6 3 O 、 谢赠 嚼遥蚕 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 刘其伟 ， 等 ： 钢筋 混凝 土箱梁桥 沥青摊铺 温度梯度模 式的研 究 4 7 其 中 ， 换热 系数 JB由式 2确定 ； T 为 沥青 表层 大气 温 度 ； S为 日辐 射强 度 ； O 为结 构物 表 面 日辐 射 热 量 吸 收 系数 ， 沥青混凝 土取 为 0 8 5 ； n为计算 板 面 的外 法线 方 向。则 ， 沥青层 上表 面 等效温 度 ( ) 为 ： S = + 音 ( 4 ) 4 T 影响因素敏 感性分 析 最 大温 差值 与多 方面 因素 有关 ， 如摊 铺前 梁 体 温度 、 沥青 下料 温 度 、 沥 青 摊 铺厚 度 、 太 阳辐 射 强 度 、 摊铺 时风 速等 。 T 。= ( T 初， T 料， d， ， S ) ( 5) 式 中 ： 为 摊铺 前梁 体温 度 ； T 为沥 青下 料 温 度 ； d为 沥青摊 铺厚 度 ； 为摊铺 时平 均风 速 ； S 为摊铺 时 平均太 阳辐 射强 度 。 以下 采用 A N S Y S中 的热 分 析模 块 对 钢 筋 混 凝 土箱梁 桥沥青 高 温摊铺 温度 模式 的影 响 因素进 行 分析 。 4 1 梁体初 始 温度 对 沥青摊铺 温度 场 的影 响 同一 天 不 同时 段 开 始 的摊 铺 ， 梁 体初 始 温 度 不 同 ， 摊 铺后其 温 度 场 之 间也 必 然 存 在差 异 。为 了分 析梁体 初始 温度 对 梁体 温 度 模 式 的 影 响 ， 沥 青摊 铺 厚度统 一取 5 c m， 风 速 、 太 阳辐 射 强 度 与 大 气 温 度 取 7月 3 1日实际值 ， 假设沥青 下料温 度均 为 1 4 4 ， 梁体初 始温度 值取 3 5 5 0 ， 经过 模型 分析 得摊 铺 后梁 体最 大温度 和 计 算结 果见 表 2所示 。 表 2梁体初始温度与 。 值 关系 Ta bl e 2 Re l a t i o n o f i n i t i a l t e mp e r a t u r e o f g i r d e r a nd T l 由表 2的数 据 可 知 ， 在 沥青 下 料 温 度 和 其 它条 件不 变 的情 况下 ， 摊铺 后 值 随梁 体初 始温 度 的增 加呈线 性递 减 ， 可以拟 合得 到 与梁体 初始 温度 的 关 系 为 ： T I =一0 3 7T +4 7 1 3 ( 6 ) 式 ( 6 ) 的拟合结 果 如图 3所示 。 4 2 下料 温度 对 箱梁 结构 温度 场的影 响 随着摊 铺 技术 的进 步 ， 不 同 的摊 铺 材料 对 下 料 温度 要求 不 同 ， 因此 需 要 研 究 下 料 温度 对 摊 铺 温 度 模式 的影响， 即研究式( 7 ) 的函数关系。 T 。 = T 料) ( 7) 在其 他 因 素不 变 的情 况下 ， 沥 青 下料 温 度 取 为 梁体初 始温度 图 3梁体初 始温度与 值关 系 Fi g u r e 3 Re l a t i o n o f i n i t i a l t e mp e r a t ur e o f g i r de r a nd T 1 0 0 、 1 2 0 、 1 4 0 o C、 1 6 0 ， 则 摊 铺 后 梁 体 各 部 位最大温度和 计算结果如表 3所示 。 表 3 沥青下料温度与 。 值关 系 Ta b l e 3 Re l a t i o n o f a s p ha l t b l a nk i n g t e mp e r a t u r e a nd TI 由表 3可知 随 着 沥青 下 料 温 度 的增 加 ， 梁体 各 部位 温 度值 显著 增 加 ， 沥青 层 下 料 温 度 对 箱 梁结 构 温度 场 的分 布模 式 影 响 显 著 。在 其 他 条件 不 变 时 ， 表 中数据 可 以拟合 得 到 与下 料 温度 的关 系为 ： T 1 =0 3 2T 料一1 5 ( 8 ) 式 ( 8 ) 的 函数关 系如 图 4所 示 。可 以看 出 在其 它 条 件一 定 的情况 下 ， 摊铺 后 梁 体 最 大 温差 值 随沥 青 下 料温 度 的增 加 呈线性 增 加 。 5 5 50 45 40 35 3 O 25 20 0 图 4 不 l司沥 青 下 料 温 度 与 。值 关 系 Fi g u r e 4 Re l a t i o n o f a s p h a l t bl a n ki ng t e mpe r a t u r e a n d Tl 4 3摊铺 沥 青层厚 度 对箱 梁结 构温度 场 的影响 不 同 等 级 的 桥 梁 沥 青 摊 铺 层 厚 度 也 不完 全 相 同 ， 根 据实桥 摊铺 厚度 的调研 ， 分别 计算 沥青 层厚 度 为 4、 5 、 6 、 9 c m 时 ， 箱 梁结 构 的沥青 高温摊 铺 的 温 度 场 ， 研 究摊 铺层 厚度 与 。 的 函数关 系 。 T = -厂 ( d ) ( 9 ) 不 同沥青 层 厚 度下 ， 梁体 不 同高 度处 所 达到 的 最高温度值如表 4所示 ， 表中 与摊铺层厚度的拟 合关 系 如图 5， 其 函数 关 系 ： T =0 1 1 d +2 3 d+3 6 8 ( 1 0) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 8 公路工程 3 6卷 表 4沥青层厚度与 ， 值关系 Ta bl e 4 Re l a t i o n o f a s ph a l t t hi c k ne s s a nd T 7 9 5 81 O 81 8 8 3 7 5 7 6 59 5 61 O 6 4 7 4 4 2 4 5 7 4 6 5 g 8 4 沥 青 层 厚 度 c m 图 5 不 同沥青层厚度与 值 关系 F i g u r e 5 Re l a t i o n o f a s ph a l t t hi c k n es s a nd Tl 可见 ， 随 着沥青 层厚 度 的增 加 ， 梁体各 位置 达到 的最高 温度值 大致 呈 二 次 函数 关 系 增 加 ， 沥青 层 厚 度 对箱 梁结构 温度 场 的分布有 一定 影响 。 4 4摊铺 时风速 对箱 梁温度 场的影 响 风 速直 接 影 响对 流 交换 系数 ， 间 接影 响 了沥 青 表层的等效温度 ， 从而影 响了桥梁结构 的温度场分 布。为 研究风 速对 桥梁 结构 在摊铺 作用 下的影 响情 况 ， 以 2 0 0 7年 7月 3 1日 1 7 ： 3 7时 的 梁 体 温度 为 初 始 温度 ， 太 阳辐射 强度 与大气 温度仍 按实 际取值 ， 取 风速 大小为 ： 0 ，1 ， 2 5 ， 5 ，1 0 m s 。 不 同风速 条件 下不 同高度 所达 到 的最高 温度值 如表 5所示 ， 由表 5可 知 ：风 速 对 调 平 层 顶 面 的最 高温 度 值 影 响很 小 ， 风 速 从 0 m s增 至 1 0 m s ， 最 大温 差值 ， 仅 差 1 2 。 随着 深 度的增 加 ， 风 速 的增 大对各高 度达到 的最高 温度值 影响增 大 ， 但 均在 4 以 内。风速 的增 大减小 了沥青 摊铺 作 用 的最 大 温差 ， 但影 响有 限 ， 因此 ， 在模 式 的建 立 中可 以不 考 虑风 速 的影 响 。 表 5风速与 值 关系 Ta b l e 5 Re l a t i o n o f wi nd s p e e d a nd T 4 5 太 阳辐射 强度 对箱 梁温度 场的影 响 太 阳辐 射 强 度 对 梁 体 整 体 温 度 分 布 有 一 定 影 响 ， 但 太 阳辐射 强度 随时 问变化 ， 为 了分析 太 阳辐 射 强度 对梁 体 温 度 模 式 的 影 响 ， 假 设 风 速 为 定 值 ( 取 1 m s ) ， 梁 体摊铺 起 始温度 统 一取 7月 3 1 13 1 2 ： 3 0 时刻 的 实 测 温 度 ， 太 阳 辐 射 强 度 分 别 取 0 ，2 0 0， 4 0 0 ， 6 0 0 W m ， 且 上述 各个 太 阳 辐射 强 度保 持 3 h 不 变化 。 不 同太 阳辐射 强度 条件下 不 同高度所 达到 的最 高温度 值如 表 6所 列 ， 由表 6可知 ： 太 阳辐 射强度 对 沥青高温摊铺下桥梁结构温度分布有一定影响。在 其 他条件 一定 的情 况下 ， 随着太 阳辐 射强度 增大 ， 梁 体 各部 位 最 高 温 度呈 线 性 增 加 ， 太 阳辐 射 强度 从 0 ( W m ) 增加至 6 0 0 ( W m ) ， 调平层顶面温度值增 大 2 7 o C。由 于江苏 地 区保 持强 日照 ( 太 阳辐射 强 度 6 0 0 ( W m ) ) 3 h的情况很少见， 且 13照对梁体 温 度场 的影 响一 部 分 已通 过 摊 铺 梁 体初 始 温 度 反 映 ， 因此 对梁 体沥青 摊 铺 温 度模 式研 究 时 可 忽略 此 因素 的影 响 。 表 6太阳辐射 强度 与 ， 值关系 Ta b l e 6 Re l a t i o n o f s o l a r r a d i a t i o n a n d T 5 钢筋 混凝 土箱梁 桥 沥青摊 铺 温度梯 度模 式 的研 究 5 1 沥青摊 铺 温度 梯 度模式 的提 出 箱 梁结 构 的温度 模 式分 布 由两个 要 素决 定 ； 最 大值 和温差 曲线 的指数 ， 以下 分别 对这两 部 分进 行 研究 。 取值 。 根 据上 述分析 可知 ， 最大 温差值 的影 响 因素 可归结 为 以下 几个 ：沥 青 摊 铺 的 起 始 时 间 、 太 阳辐 射状 况 、 日温差 、 沥青 摊铺层 厚度 、 沥青 下料温 度等 。 沥青 高温摊 铺作 用下 梁体 的温度 梯度 应该分 为两部 分 ： 一 部分 为摊铺 前梁 体 的 日照温 差 ， 另一部分 为摊 铺 引起 的温 度 。前 者 与 当天 的 太 阳辐 射 情况 、 大气 温度和摊铺起始时间有关 ； 后者主要与摊铺梁体初 始 温度 、 沥青摊铺 的 下料温度 及 沥青层 厚度 有关 。 钢筋 混 凝 土箱 梁 桥 沥青 高温 摊 铺 温度 模 式 中 ， 最 大温差值 可 以表达 为 ： T 。 =T + ( 1 1 ) 式 中 ： 为 由 日照 引起 的梁 体 温 差 值 ， ； r A为 由 沥青 摊铺 高温 引起 的梁体最 大温 差值 ， 。 其 中 ， 可以借 鉴现有 的研 究成 果或规 范进行 取值 ， 下面仅对沥青高温摊铺 引起 的梁体最大温差 驰 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1期 刘其伟 ， 等 ： 钢筋 昆凝土箱梁桥沥青摊铺 温度梯度模 式的研 究 4 9 值 进行 研究 。 提出 由沥青下料温度 、 沥青摊铺厚度和梁体 初 始温度 引起 的梯 度温度 线 性叠加 得 到 ： T = ( T 初)+ ( 料)+ ( d) ( 1 2) 式 中 ：d为 沥 青 层 厚 度 ， c m； T 料 为 沥 青 下 料 温 度 ( 1 0 0 c I =1 6 0 ) ； T 为摊 铺前 梁顶 初始 温度 。 由式 ( 6 ) 、 式 ( 8 ) 、式 ( 1 0 ) 可得 ： TA= 一0 3 7 初 +0 3 2 料 一0 1 1 d + 2 3 d一6 5 ( 1 3) 最大温差梯度竖向变化形式的研究。 温差 曲线 指 数 O t 值 反 映 的是 最 大 温 差 梯 度 曲 线 的缓和 程度 ， 它与 梁 体 材 料 的 热物 理 参 数 和 梁体 上下 温差 值相关 ， 其 中前 者 反 映 了梁 体 热 传 导 的能 力强 弱 ； 后 者能 够影 响 梁体 传 热 速 率 的快 慢 。 考虑 到常用 的 混凝土 材 料热 传 导 系 数 相差 不 大 ， 而且 摊 铺引起最大温差值 的幅度变化 范围对 的影 响有 限 ， 根 据相关 资料 的统 计分 析可 取 ：9 。 沥青摊铺 温度 梯度 模式 。 综 合 上 文 ， 提 出沥 青摊 铺 作 用 下钢 筋 混 凝 土箱 梁桥温 度梯 度模式 ， 见 图 6 。 图 6推荐温度梯度模式 Fi g u r e 6 Re c o mme n de d t e mp e r a t ur e g r a di e n t mo d ul e 图 中 y为梁高 ， m； Y为 距 调 平 层 顶 面距 离 ， m； T ： + ， 根 据式 ( 1 3 ) 计算 。 由于全 桥 摊铺 后 纵 向 温差 可 以 忽略 ， 推 荐 的 温 度梯 度模 式可 代表 沿全桥 纵 向各断 面最 大温 差梯 度 曲线 。 5 2沥 青摊 铺 温度模 式 的试验 验证 为检验所提 出温度模式的合理性 ， 按新模式计 算 了试 验桥 的温 度分 布 曲线 并与 实测 最大 温差 梯度 曲线 ( 摊铺 约 3 0 mi n ) 进 行 对 比 ， 对 比结 果 如 图 7 和 图 8 。由 图 7图 8可知 由推 荐 温 度梯 度 模 式 计 算的最不利温度分布与实测数据吻合程度较好 ， 尤 其在 高温 区段 ， 变 化规律 与 试验值 一致 。这 说 明 ， 提 出 的温 度模 式较 为合理 ， 可经 更多 试验 数据 验证后 ， 在 同类桥 梁设 计 中推 广应用 。 45 40 35 ， 30 25 20 l 5 l 0 O 图 7断面 1实测和计算温度梯度 曲线 Fi g u r e 7 Ac t u a l a n d c a l c u l a t e d Te mp e r a t ur e g r a di e nt c u r v e a b0 u t 1 c r 0 s s s e c t i o n 4 4 。 5 3 5 芝 3 0 嚣 2 0 10 0 l 0 2 O 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 距 调平 层顶 面距 离 c I 图 8 断面 2实测 和计算温度梯度 It tt 线 Fi g ur e 8 Ac t u a l a n d c a l c u l a t e d Te mp e r a t ur e g r a d i e n t c ur v e a b o u t 2 c r 0 s s s e c t i o n 6 结 论 为研 究梁 体初 始温 度 、 沥青下 料 温度 、 沥青摊 铺 层厚 度 、 风速 、 太 阳辐射 强度 等 因素对 沥青摊 铺温度 场的影响， 采用 了第三类边界条件对影 响钢筋混凝 土箱梁 桥 沥青 高温 摊 铺 温度 模 式 的参 数 进 行 分析 。 研 究 温度模 式 与各参 数 的关 系 ， 拟 合 出 的合 理取 值计算 公式 ， 在 此基 础 上 提 出 普适 的沥 青 摊 铺 温度 模 式 。 通 过对 钢筋 混凝 土箱 梁桥 沥青 高温摊 铺作 用下 的温度模 式 的研究 ， 可 知 ： 梁体 初 始温 度 、 沥青 层厚 度 和沥 青下 料温 度 等因素对箱梁结构 的最大温差分布影响较大， 而平 均风 速 和摊铺 过程 中太 阳辐射 强度 的影 响则 可 以忽 略 ； 沥青 高温摊 铺作 用下 的最 大温 差 值 1可 由 两部分组成 ： 一部分为由日照引起的梁体温差值， 可 采 用规 范值 或 已有研 究 成 果 ； 另一 部 分 为 沥青 摊 铺 高温引起的梁体最大温差值 ， 可根据推荐公式进行 计算 。 (下转 第 5 4页) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 4 公路工程 3 6卷 修补的部位若粘结层处理不好 ， 水分渗透下 去后会 冲刷原 粘结效 果 尚好 的周 围部 位 的环氧 沥青 粘结 层 ， 使钢 板 与 环 氧层 的 分 离 ， 造 成 层 间粘 结 失 效 。更严 重 的会 让水 分下 渗 ， 破坏 防锈 层 ， 甚 至让钢 板产 生锈蚀 。 有 时正 值 交 通 高 峰期 ， 为 了不 影 响通 行 ， 养 护人员 采用 普通 公路 沥青路 面养 护用冷 补料进 行修 补 ， 再 用小 型振 动碾 压 机 进 行碾 压 。此 类 情 况 的修 补效果不好 ， 因为所用冷补料的性能远差于环氧沥 青 砼 ， 在高温情 况 下 ， 势 必变 软进 而在车 轮荷载作 用 下 ， 形成 车辙 ； 且冷 补料 与原有 桥 面铺 装层 的粘结 效 果 无法 保证 ， 在外 力荷 载 作 用 下 ， 造成 推移 ， 达 不 到 很好 的修补效 果 。 故 还应 加 强环 氧 铺装 结 构 修补 技 术 的研 究 ， 包 括材 料 和施工 工艺两 方 面进行 改进 。 4 结 论 本研 究 通过 自动 化影 像 采集 设 备 ， 对 国 内几 座 较典 型环 氧沥青 钢 桥 面桥 的使 用状 况 进 行 了采 集 ， 对其病害进行室 内处理 ， 利用数字编码的统计学手 段分 析其规 律 ， 得 出以下结论 ： 钢 桥 面采用 环 氧沥青 混凝 土铺 装 结构 ， 由于 材料本身强度高 ， 基本不出现车辙病害 ， 其主要病害 为裂缝 及纵 向裂缝 产生 的密 集 区和修补 。 环氧沥青钢桥面铺装病害是 由于多方面的 原 因造成 的 ， 包 括铺装 结构 受力 特点 、 交 通荷 载和施 工条 件苛 刻 。 环 氧 钢桥 面 铺 装 的维 修 养 护是 其 一个 薄弱 环节 ， 需要进 一 步作针 对性 的研究 。 参考文 献 1 曹睿明， 宗海 ， 吕斌 润扬 大桥试验段铺装一 环 氧沥青混合 料性能评价 J 公路 工程与运输 ， 2 0 0 7 ， ( 3 ) 2 张雷 江阴大桥钢桥面铺装病害研究 D 南京 ： 东南大学 ， 2 0 0 4 3 章登精 南京长江第三大桥环氧沥青桥 面铺 装工程 z 南京 长江第三大桥建设指挥部 2 0 0 7， ( 9 ) 【 4 C h e n g G a n g ，C h e n X i a n h u a ， Wa n g X i a o A n a l y s i s o n c r a c k i n g o f d e c k p a v e me n t o n J i a n g y i n Br i d g e J o u r n a l o f S o u th e a s t Un i v e r s i t y ( E n g l i s h E d i t i o n ) ， D e c 2 0 0 5 5 邓强民 ， 倪富健， 等 大跨钢桥桥 面铺装 有限元分 析合理 简化 模型 交通运输工程学报 2 0 0 8 ， ( 4) 6 邹循华 ， 等 环 氧沥青混凝 土在大跨度 钢桥面铺 装中 的应 用 山西建筑 2 0 0 8 ， ( 4 ) 7 李宇峙 环氧沥青混凝土材料在 大钢桥面铺装 中的应用 中国 公路工程 2 0 0 5， ( 3 ) ： 2 2 3 4 8 李宇峙 ， 吴 国平 ， 邵腊庚 环氧沥 青混凝 土材料在钢 桥面铺 装 中的应用 J 中南公路工程 ， 2 0 0 5， 3 0 ( 3 ) ： 1 6 81 7 0 9 黄明， 黄卫东 通过高温性能测评不 同级配在环氧沥青上 的应 用 J 公路工程 ， 2 0 0 9 ， 3 4 ( 5 ) ： 1 3 31 3 6 1 O 王运武 ， 李宇峙 ， 张平 环 氧沥青混合料施工性能研究 J 公路工程 ， 2 0 0 9， 3 4 ( 6 ) ： 2 3 2 5 ( 上接 第 4 9页 ) 实测和理论分析表明， 沥青高温摊铺引起 的 梯 度 温度作用 是腹 板 、 底板原 有裂缝 扩展 、 新裂 缝产 生 ， 反 弯点处 翼板 下缘 大 量 细 小 横 向裂 缝 新增 的 主 因 ， 因此在技 术许 可 的条件下 ， 尽 可能降低 沥青 摊铺 施 工 的下料 温度 ， 减小 下面层摊 铺厚 度 ， 在梁体 竖 向 温度梯 度较小 的状 况 下 摊 铺 ， 以降低 对 梁 体造 成 的 不 利影 响 。 参考文献 1 刘其伟 钢筋混凝 土箱 梁桥沥青 高温摊铺 温度场及 其效应研 究 D 同济大学土木工程学院 ， 2 0 0 8 2 张朝 晖 A N S Y S 8 0热分析教程与实例解析 M 北京 ： 中国铁 道出版社 ， 2 0 0 5 1 2 0 1 3 黎军 ， 朱岳明 混凝 土温度场特性参数可辨识性探讨 J 华 北水利水 电学院学报 ， 2 0 0 3 ， 2 4 ( 1 ) ： 2 4 2 8 4 赵新铭 张 剑 ， 刘 宁 混凝土温度 场热学 参数反演 方法 的 研究 J 华北水利水电学院学报 ， 2 0 0 2， 2 3 ( 4 )： 69 5 刘文燕 ， 耿耀明 热工参数对混凝土结构温度场研究 J 混凝 土 与水 泥 制 品 ， 2 0 0 5 ( 1 1 ) ：1 11 5 6 杨学 良， 刘伯莹 沥青 路面 温度场 与结构耦 合 的有限元 分析 J 公路交通科技， 2 0 0 6 2 3 ( 1 1 ) ： 1 3 7 逯彦秋 ， 张 肖宁 ， 唐 伟霞 桥 面铺装 层温 度场 的 A N S Y S模拟 J 华南理工大学学报 ， 2 0 0 7 3 5 ( 2 )： 5 9 6 3 8 DI YAR BThr e e d i me ns i o na l f i n i t e e l e me nt a n a l y s i s t o e v a l ua t e r e fl ec t i v e c r a c k i ng p ot e n t i a l i n a s ph a l t c o n c r e t e 0 v e r l a y s l D 1 U n i v e r s i t y o f I l l i n o i s，2 0 0 2 5 4 2 7 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m