[發明專利]梁式鋼橋瀝青鋪裝層實橋加載及長期監測試驗方法

無效

• 申請號: 201110439971.2
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN102519748A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 葉奮;武金婷;張德佳;蔣國杰;王勝;黃運
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明屬于公路與城市道路領域，具體涉及一種梁式鋼橋瀝青鋪裝層實橋加載及長期監測試驗方法。

背景技術

正交異性鋼橋面瀝青鋪裝層因其局部剛度小、撓度及變形大、傳熱快、橋面底部加勁縱橫梁或肋多、易腐蝕等特性，使得鋼橋面瀝青鋪裝比一般混凝土橋梁瀝青鋪裝及道面結構層受力更為復雜，工作環境與使用條件也嚴酷得多。鋼橋面板在車輛荷載作用下易產生較大的局部變形，從而導致其上的瀝青鋪裝產生裂縫，鋼板局部變形不僅與其厚度、縱橫加勁肋厚度及間距有關，而且也與加鋪其上的瀝青鋪裝層的剛度有關。因此，有必要對鋼橋面板及瀝青鋪裝層在靜載、動載作用下的變形情況以及自然因素條件下的狀況進行系統研究和分析，以便為鋼橋面瀝青鋪裝層的結構設計提供可靠的力學依據。

國外鋼橋面瀝青鋪裝試驗橋研究開展較早。英國1963年利用建造Severn橋的機會，在重交通干道上采用與實橋類似的兩塊鋼橋板建造了相應的試驗段，并進行了為期10年的跟蹤與研究。日本1976年在國道16號千葉縣往長浦地（木更津）方向的公路上鋪設了鋼床板試驗段，即長浦地試驗橋，根據不同雙層式鋪裝層設計分為四個工區，在1977年至1983年進行了為期6年的觀測試驗。瑞典為選擇適合于濱海高橋的防水與鋪裝體系，于1993年開展了相應的試鋪工作，試驗橋位于Pitsund地區的BD1337號橋上，該橋采用正交異性鋼橋面系，共設置了8種鋪裝結構，1993年6月鋪裝完成后開展了為期4年的觀測與調查工作，主要包括：裂縫觀測、粘結強度測試、溫度測試等。

國內鋼橋面瀝青鋪裝試驗橋研究起步相對較晚，相關單位先后采取了在室內修筑正交異性鋼橋面鋪裝環道或直道模型進行加速加載測試的方式對比不同鋪裝結構的性能。方萍等對由蓋板、5個開口縱肋和2個倒T形橫梁組成的鋼橋面模型進行了室內測試，包括蓋板撓度測試；蓋板頂面、底面的應變和瀝青鋪裝表面應變測試，并分別在加鋪瀝青鋪裝前后兩種情況下的彈性范圍內進行兩種工況下（即荷載大小和作用面積保持不變，但荷載作用位置改變）的試驗。童樂為等對大型鋼橋面板模型進行了靜力試驗和有限元分析。潤揚大橋鋼橋面鋪裝課題組在“澆注式瀝青混合料+環氧瀝青混合料”鋪裝結構應用于實際工程之前，選擇凍青橋作為試驗橋進行工程效果驗證。試驗橋的鋼箱梁設計方案依據潤揚長江公路大橋鋪裝結構確定，設計鋼橋面板厚度14mm，橫隔板厚度10mm，間距有兩種，分別為3.75m和3.22m，加勁肋尺寸300mm×280mm×8mm，鋪裝層為雙層結構（下層：25mm澆注式瀝青混合料，上層：35mm環氧瀝青混合料）。試驗橋建成后的使用環境與條件等因素和潤揚長江公路大橋的諸多因素相似，在每一鋪裝層攤鋪前進行了應變、位移、溫度等試驗。

以上國內外瀝青鋪裝試驗鋼橋方面的相關研究雖然取得了一定的成果，但仍存在不足：室內試驗鋼橋模型不能完全準確再現鋼橋在實際交通及環境條件下的真實變形、受力等狀況；由于當時技術手段的局限，室外研究大都停留在鋪裝層表面觀測，而沒有進行過鋪裝層內部監測。所以，目前對實橋瀝青鋪裝層進行系統化的加載試驗及長期監測還處于空白階段。

通過對實橋鋪裝層進行完善的加載測試，可檢驗鋼橋面瀝青鋪裝體系的承載性能以及鋪裝結構體系設計理論的正確性，檢驗質量是否符合設計要求。通過對鋪裝結構變形性能及使用狀況的跟蹤觀測及評價，可為今后相關鋼橋面鋪裝結構體系的設計積累科學數據。而且，作為鋼橋面鋪裝力學計算和設計理論的試驗驗證，通過將實測數據與鋼橋面鋪裝力學分析進行比較，修正橋面鋪裝層的有限元幾何模型和力學模型，以對正交異性鋼板和鋪裝層進行設計優化。因此，對實橋瀝青鋪裝層進行加載試驗及長期監測是一項具有理論與實際意義的研究工作。

發明內容

本發明的目的在于提出一種梁式鋼橋瀝青鋪裝層加載及長期監測試驗方法。

本發明提出的梁式鋼橋瀝青鋪裝層加載及長期監測試驗方法，包括傳感器布設位置、加載車輛參數測試、靜動載及剎車加載測試、數據采集及分析等要求；具體步驟如下：

（1）梁式鋼橋瀝青鋪裝層實橋加載方法

①測點選擇：以橋面板底面、頂面，鋪裝層底面、鋪裝層間、鋪裝層表面，空氣（溫度）等中特殊結構位置處，如橫隔板或1/2橫隔板與U肋（邊緣、中心）、縱梁或腹板等的結合點作為測點，同一位置不同層位中的布點應上下對應。

②傳感器選擇：除了常規考慮因素（如量程、分辨率）外，傳感器選擇依據主要是其變形與所測物質的同時性、傳感器的穩定性以及存活率；還需考慮道路施工中的高溫、機械造成的推移等因素。