Статические испытания конструкций стальных мостовых настилов с высоким покрытием.

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 8796 (2022) Цитировать эту статью

1419 Доступов

Подробности о метриках

Стальное мостовое покрытие всегда было ключевым и сложным моментом при строительстве мостов с большими пролетами. В практическом проектировании распространенным материалом дорожного покрытия является асфальт, и на ранней стадии наносится серьезный ущерб слою дорожного покрытия. В этом исследовании в качестве материала дорожного покрытия использовался высокоэффективный полимербетон с высоким содержанием гибридных волокон. Было проведено испытание небольшой балки композитной конструкции, образованной слоем дорожного покрытия и стальной пластиной, а также испытание на положительный/отрицательный изгибающий момент для анализа жесткости и несущей способности композитной конструкции. Как показали результаты исследований, жесткость конструкции на изгиб и растяжение, а также несущая способность композитной конструкции показали превосходные характеристики, значительно увеличивались с толщиной дорожного покрытия, но медленно возрастали после того, как толщина дорожного покрытия превысила 80 мм, и увеличение толщины способствовало мало влияет на несущую способность. Под смоделированным действием положительного/отрицательного изгибающего момента слой дорожного покрытия по-прежнему демонстрировал определенные признаки пластического разрушения, когда конструкция несла предельную нагрузку. Это доказывает, что полимербетон с высоким содержанием гибридного волокна демонстрирует подходящие механические свойства для покрытия стального настила моста.

Стальные мостовые покрытия остаются ключевой и сложной задачей при строительстве мостов с большими пролетами. В реальном проектировании серьезные дефекты возникают на слоях дорожного покрытия на ранней стадии1. Цементный бетон является распространенным материалом дорожного покрытия, но редко используется для покрытий стального настила моста, поскольку он хрупкий и имеет небольшую допустимую предельную деформацию. Когда обычный цементный бетон используется в покрытии обычного цементобетонного дорожного полотна без армирования, на поверхности или внутри бетона появляется множество вертикальных и горизонтальных трещин, которые можно обнаружить визуальным осмотром или более совершенными методами неразрушающего контроля2,3, 4,5,6. Благодаря высокой гибкости ортотропных стальных пролетов мостов под нагрузкой транспортных средств получается большая разница между деформацией слоя дорожной одежды и пролетов моста; таким образом, традиционный цементный бетон не может применяться для стальных настилов мостов. В настоящее время асфальт широко используется для покрытия стального настила моста.

Стальные конструкции мостовых покрытий обычно делятся на однослойные и многослойные системы дорожных покрытий. В разных странах или регионах разные климатические условия (например, экстремальные температуры и осадки) и объемы дорожного движения; таким образом, схема дорожной одежды должна выбираться исходя из конкретного инженерного опыта. В Америке большинство стальных настилов мостов покрыты однослойным эпоксидным асфальтом. Эта технология относительно зрелая7,8,9. Структурная форма представлена ​​на рис. 1а. В Германии покрытие стального мостового полотна сложное, многослойное и имеет большую толщину. Структурная форма представлена ​​на рис. 1б. В Великобритании типичное стальное настил моста имеет много слоев покрытия, но общая толщина составляет всего около 4 см. Структурная форма показана на рис. 1в. Во Франции типичное стальное настил моста имеет четыре слоя покрытия общей толщиной около 5 см. Структурная форма показана на рис. 1г.

Типичные конструкции дорожного покрытия из стального мостового настила. (а) Типичная конструкция дорожного покрытия в Америке; (b) типичная конструкция дорожного покрытия в Германии; (c) типичная конструкция дорожного покрытия в Великобритании; (d) типичная конструкция дорожного покрытия во Франции.

Однако асфальт может вызывать множество проблем, возникающих в практической инженерии. Например, горячий асфальтобетон требует высокой температуры окружающей среды и смешивания, что ограничивает время строительства, что приводит к сокращению периода строительства в течение всего года10,11,12. Залитый асфальтобетон6,10,13,14,15 демонстрирует низкую долговечность при использовании в качестве верхнего слоя покрытия стального настила моста15,16,17. Модифицированный асфальтобетон требует большой толщины при использовании в качестве покрытия стального настила моста18,19. Продольные трещины, ямы или межслоевые пустоты часто можно наблюдать на слоях дорожной одежды20,21 при использовании эпоксидного асфальта22,23,24 в качестве покрытия стального настила моста.