[发明专利]梁式钢桥沥青铺装层实桥加载及长期监测试验方法

说明书

技术领域

本发明属于公路与城市道路领域，具体涉及一种梁式钢桥沥青铺装层实桥加载及长期监测试验方法。

背景技术

正交异性钢桥面沥青铺装层因其局部刚度小、挠度及变形大、传热快、桥面底部加劲纵横梁或肋多、易腐蚀等特性，使得钢桥面沥青铺装比一般混凝土桥梁沥青铺装及道面结构层受力更为复杂，工作环境与使用条件也严酷得多。钢桥面板在车辆荷载作用下易产生较大的局部变形，从而导致其上的沥青铺装产生裂缝，钢板局部变形不仅与其厚度、纵横加劲肋厚度及间距有关，而且也与加铺其上的沥青铺装层的刚度有关。因此，有必要对钢桥面板及沥青铺装层在静载、动载作用下的变形情况以及自然因素条件下的状况进行系统研究和分析，以便为钢桥面沥青铺装层的结构设计提供可靠的力学依据。

国外钢桥面沥青铺装试验桥研究开展较早。英国1963年利用建造Severn桥的机会，在重交通干道上采用与实桥类似的两块钢桥板建造了相应的试验段，并进行了为期10年的跟踪与研究。日本1976年在国道16号千叶县往长浦地（木更津）方向的公路上铺设了钢床板试验段，即长浦地试验桥，根据不同双层式铺装层设计分为四个工区，在1977年至1983年进行了为期6年的观测试验。瑞典为选择适合于滨海高桥的防水与铺装体系，于1993年开展了相应的试铺工作，试验桥位于Pitsund地区的BD1337号桥上，该桥采用正交异性钢桥面系，共设置了8种铺装结构，1993年6月铺装完成后开展了为期4年的观测与调查工作，主要包括：裂缝观测、粘结强度测试、温度测试等。

国内钢桥面沥青铺装试验桥研究起步相对较晚，相关单位先后采取了在室内修筑正交异性钢桥面铺装环道或直道模型进行加速加载测试的方式对比不同铺装结构的性能。方萍等对由盖板、5个开口纵肋和2个倒T形横梁组成的钢桥面模型进行了室内测试，包括盖板挠度测试；盖板顶面、底面的应变和沥青铺装表面应变测试，并分别在加铺沥青铺装前后两种情况下的弹性范围内进行两种工况下（即荷载大小和作用面积保持不变，但荷载作用位置改变）的试验。童乐为等对大型钢桥面板模型进行了静力试验和有限元分析。润扬大桥钢桥面铺装课题组在“浇注式沥青混合料+环氧沥青混合料”铺装结构应用于实际工程之前，选择冻青桥作为试验桥进行工程效果验证。试验桥的钢箱梁设计方案依据润扬长江公路大桥铺装结构确定，设计钢桥面板厚度14mm，横隔板厚度10mm，间距有两种，分别为3.75m和3.22m，加劲肋尺寸300mm×280mm×8mm，铺装层为双层结构（下层：25mm浇注式沥青混合料，上层：35mm环氧沥青混合料）。试验桥建成后的使用环境与条件等因素和润扬长江公路大桥的诸多因素相似，在每一铺装层摊铺前进行了应变、位移、温度等试验。

以上国内外沥青铺装试验钢桥方面的相关研究虽然取得了一定的成果，但仍存在不足：室内试验钢桥模型不能完全准确再现钢桥在实际交通及环境条件下的真实变形、受力等状况；由于当时技术手段的局限，室外研究大都停留在铺装层表面观测，而没有进行过铺装层内部监测。所以，目前对实桥沥青铺装层进行系统化的加载试验及长期监测还处于空白阶段。

通过对实桥铺装层进行完善的加载测试，可检验钢桥面沥青铺装体系的承载性能以及铺装结构体系设计理论的正确性，检验质量是否符合设计要求。通过对铺装结构变形性能及使用状况的跟踪观测及评价，可为今后相关钢桥面铺装结构体系的设计积累科学数据。而且，作为钢桥面铺装力学计算和设计理论的试验验证，通过将实测数据与钢桥面铺装力学分析进行比较，修正桥面铺装层的有限元几何模型和力学模型，以对正交异性钢板和铺装层进行设计优化。因此，对实桥沥青铺装层进行加载试验及长期监测是一项具有理论与实际意义的研究工作。

发明内容

本发明的目的在于提出一种梁式钢桥沥青铺装层加载及长期监测试验方法。

本发明提出的梁式钢桥沥青铺装层加载及长期监测试验方法，包括传感器布设位置、加载车辆参数测试、静动载及刹车加载测试、数据采集及分析等要求；具体步骤如下：

（1）梁式钢桥沥青铺装层实桥加载方法

①测点选择：以桥面板底面、顶面，铺装层底面、铺装层间、铺装层表面，空气（温度）等中特殊结构位置处，如横隔板或1/2横隔板与U肋（边缘、中心）、纵梁或腹板等的结合点作为测点，同一位置不同层位中的布点应上下对应。

②传感器选择：除了常规考虑因素（如量程、分辨率）外，传感器选择依据主要是其变形与所测物质的同时性、传感器的稳定性以及存活率；还需考虑道路施工中的高温、机械造成的推移等因素。