- 文献综述(或调研报告)
- 桥梁无缝化的硏究现状
美国是最早研充无缝化桥梁结构的国家,在20世纪40年代,就已经有几个州开始采用连接桥梁上部结构和粧基础的无伸缩缝装畳的整体式桥台作为标准结构使用。到2004年10月统计数据表明,至少40个州共建成整体式和半整体式无缝桥梁共13000余座,占全部桥梁的2.2%。这种无伸缩缝装置整体式桥台的采用,由于消除了伸缩缝装置,不仅使行车更加平稳,还排除了桥梁伸缩缝装置处的滲漏隐患,使桥梁的造价成本及维修费用得降低,有关部口曾做过调查工作如下表(表1-1)所示,在美国80%以上的公路机构己为无缝伸缩缝装置的桥梁建立了设计标准,但是各个州的现有设计标准和规范并没有统一标准。
表1-1 美国部分无伸缩缝桥梁使用状况调查
调查结果还显示:多数州的调查显示无伸缩缝装置的整体式桥台减少了桥梁结构的成本,且施工简单,维修费用也很低;但是无缝化桥梁的结合段的填料在施工中有着严格的要求,主要有以下几个方面:填料的压实十分关键,必须充分考虑到施工时预应力张拉后弹性收缩的影响,为防止天气因素的影响必须保证桥台和引道板之间具有有效的连接机构等。
京沪高速公路山东段中有3座特大桥均为30米的T型梁,原设计连续缝为6mm钢板用螺栓固定在T梁端部,下垫20mm厚橡胶板,由于此种结构钢板下橡胶板变形较大,其上部渐青混凝土与钢板间的粘附性差,当重大车重复行驶在上面时会有明显的反弹现象,致使沥青混凝土开裂、破碎,使用寿命短,养护维修费用高。后期改用英国美佳(MEGAFLEX)粘结料进行无缝化处理,“美佳”粘结料是一种符合改性渐青拌制的黑色混合填充料,具有按高的抗高温变形和低温开裂能力,与钢板、水泥混凝plusmn;等具有较强的粘结力。从该工程近几年的运行情况看,效果良好,各连续缝都没有出现变形、沉陷、跳车现象,行车舒适度得到大大提高,达到了预期目的。
广东清远市四九桥是我国第一座整体式全无缝桥梁,全长75.48m,计算跨长51.48m,桥面宽8.5m,主跨为16m,全桥纵坡0.756%,斜交角15°,为4跨钢筋混凝土连续钢构无伸缩缝巧梁。全桥无一支座,无一道伸缩缝装置,此桥采用沥青混凝土桥面铺装,路桥连接处也没有另设缝。桥两侧均采用整体式桥台结构,该桥自1999年11月通车以来,桥梁结构使用情况良好,桥面平顺无脱落,行车过程中未出现跳车现象,行车舒适度极佳,也不存在伸缩缝装置维护、更换的麻烦。
袁卓亚心等人通过G244陕甘界至凤翔公路上的9座新建桥梁的无缝化设计和5座既有桥梁的无缝化改造,得到了我国全线路桥梁无缝化设计和改造方案,根据桥梁所处的位置和环境的不同,分别采取半整体式桥台和全整体式桥台化及延伸桥面板式桥台的概念对新建桥梁进行了设计;对既有桥梁无缝化改造的方案设计也有实际应用,并提供了相关施工步骤和示意图纸。
瑞士根据2010年修订的瑞士联邦道路部署的规范规定,在对既有桥梁的翻新改造过程中,首先应该考虑去除既有桥梁的伸缩装置和支座的方案,并推荐利用半整体式桥台的相关概念对既有桥梁进行无缝化改造,以期能够达到节约成本、延长既有桥梁的使用寿命。
新加坡在整体式桥梁方面也有相关研究,研究者利用全整体式桥台梁的概念,对一座单跨18.16m的预应力混凝止桥梁进行了无缝化改造,改造之后的研究表明,这样的施工改造方法不仅去除了既有桥梁的伸缩装置,而且在一定程度上提高了主梁的抗弯刚度。
综上所述,桥梁无缝化的研究和使用己有先例,虽然国内对无缝桥梁的研究起步很晚,还缺乏系统的标准、规范,无缝桥在结构构造和改造方法等环节上都没有形成系统,但是由于无缝桥梁取消了伸缩缝装置,避免了设置伸缩缝装置带来的一系列缺陷和使用过程中的不方便,提高了桥梁结构的耐久性能,不仅减小了桥梁的造价和维修费用,而且还提高了行车安全性和舒适度,无缝化桥梁的结构主梁和桥台无缝连接,在外观上桥梁各个部分连成一个整体,满足桥梁结构的美观要求,可见无缝化桥梁的应用将具有较大的经济和社会效益。
- 无缝伸缩缝填充料研究现状
工程设计型水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,简称ECC)属于超韧性高性能纤维增强水泥基复合材料,是VictorC.Li教授和Leung教授于上世纪90年代初根据微观为学和断裂为学的基本原理提出的设计理论,它是以水泥、砂、水、矿物掺和料和化学外加剂构成基体,用纤维体积惨量低于3%高强高弹模短纤维作为增韧材料,硬化后具有伪应变-硬化和多重稳定开裂特征的新型高性能纤维増初水泥基复合材料。有实验表明,在纤维体积渗量为2%左右的情况时,其单轴拉伸试验下极限拉应变能达到3%以上(是普通混凝主的300倍),具有明显的应变-硬化及多裂缝开裂特性,且其饱和状态的多缝开裂裂缝宽度多小于化0.1mm。
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