相變控溫水泥混凝土橋面結構設計及應用研究.pdf

1、冬季或者氣溫較低地區(qū)，高速公路或者橋面的結冰、積雪會造成路面表面摩擦系數(shù)降低，對于全路段結構的安全性、運營效率等至關重要，易導致交通事故，降低路段的運輸能力下降。將相交材料引入到公路橋面面層材料的設計中，開發(fā)用于橋面結構的相變儲能材料系統(tǒng)，并利用特定封裝技術將其鋪筑于實際橋面結構中，增強路面在惡劣氣候條件下的應急反應機制，實現(xiàn)功能及結構的一體化設計，使橋面結構的抗凍防滑能力大幅提升，此類設計方法在國內(nèi)外少見。此種智能抗凍防滑技術的理論及

2、實踐研究，不僅具有極高的理論價值，且具有重大的工程實踐意義。
　　 本文取得的研究成果如下:
　　 (1)將相變材料體系，引入橋面結構設計中來，設計出復合橋面板結構，其由表面耐磨層、相變功能層、保溫砂漿層、主體水泥混凝土結構層組成。采用冷步法優(yōu)選出相變穩(wěn)定性良好，且相變點穩(wěn)定在5℃左右，適合用于復合橋面結構。
　　 (2)自主設計復合橋面板表面耐磨層和主體水泥混凝土結構層材料，對其性能進行研究，結果表明:其強度達

3、到C45～C50，抗折強度達到6.0MPa以上;混凝土試件抗凍等級≥D300，抗凍性優(yōu)良;混凝土試件具有良好的抗?jié)B性，其滲水高度平均值分別為10.4mm和9.9mm，其抗?jié)B性能較普通混凝土大幅的提高;主體混凝土結構層和表層混凝土中添加粉煤灰，使其體積穩(wěn)定性明顯增強;表面層混凝土耐磨性優(yōu)良，均小于規(guī)范規(guī)定的限值，且抵抗鋼筋銹蝕的能力得到顯著增強。
　　 (3)復合橋面板結構模擬試驗研究，制備模型模擬實際情況對其融冰除雪性能進行檢測

4、，其融冰除雪效果良好且相變材料性能穩(wěn)定;
　　 (4)利用有限元軟件ABAQUS對相變控溫復合防凍水泥混凝土橋面板結構內(nèi)力進行分析，結果表明:自主研發(fā)的相變功能層中的鋼管，相變功能層中封裝鋼管與混凝土完美融合，可起到一定的橫向“加筋”作用，強化了橋面整體結構的體積穩(wěn)定性;通過不同鋼管布置方案下，橋面板結構內(nèi)力和理論計算的融冰效果的綜合，推薦最佳布置方案;
　　 (5)根據(jù)復合橋面技術在實際中的應用，總結應用技術要點及注意