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钢桥面铺装技术是大跨径桥梁建设的关键技术之一，一直受到国内外学术界与工程界的高度重视与关注。现阶段，国内外钢桥面铺装方案主要有双层SMA类、浇注式类、环氧类和ERS类，其中尤以环氧类铺装在国内外钢桥面铺装中所占比例最大。就环氧沥青混合料本身而言是一种性能优良的铺装材料，但调查表明部分环氧沥青混合料铺装层在使用过程中出现抗滑性能较差、易疲劳开裂、坑槽等病害。究其原因主要是现阶段设计的环氧沥青混合料构造深度和摩擦系数较小；设计时未把疲劳性能纳入混合料配合比设计当中，而只是作为一项路用性能验证指标，且对环氧沥青混合料疲劳破坏机理及寿命预测研究有待进一步深入研究；针对环氧沥青混合料粘弹性行为及韧脆转变温度研究较少。要解决这些问题不可能一蹴而就，需要从材料性能评价、力学分析机理、混合料设计等多角度系统性进行研究。基于上述背景，本文按照“针对性、实用性”的研究准则，通过现状调研、理论分析、数值模拟和试验验证的手段尝试解决环氧沥青混凝土铺装中存在的一些关键技术问题，完善环氧沥青混合料设计方法和水平，为钢桥面铺装建设作出贡献。本文首先针对国内外钢桥面铺装环氧沥青混合料使用状况开展调研工作，总结分析现阶段混合料铺装层病害特点及存在不足之处；其次，针对环氧沥青混合料铺装层使用现状，提出基于抗滑、抗疲劳开裂的设计方法和评价指标，并对环氧沥青混合料的韧脆转变温度及转变区间进行研究；随后对设计的环氧沥青混合料开展粘弹性行为研究工作，为铺装层力学行为分析提供基础数据参数；采用有限元分析方法对铺装层不利状态的力学行为进行研究，并基于室内试验的基础上，开展混合料疲劳性能及耐久极限研究工作；最后，基于实桥荷载谱和环境谱的基础上，融合前文研究结果，完成铺装层环氧沥青混合料的疲劳寿命预测。本文开展主要研究工作如下：1、为了提高环氧沥青混合料的抗滑性能和抗疲劳性能，对原有级配和设计方法进行改进和完善，将“粗骨料空隙填充法（CAVF）”和“冲击韧性”引入到配合比设计当中，建立起J积分与冲击韧性之间联系，并通过试验验证冲击韧性与疲劳性能之间关系；并对设计的沥青混合料开展抗滑性能、防水性能和疲劳性能等路用性能研究工作，提出以“空隙率、构造深度、冲击韧性”作为环氧沥青混合料配合比设计的评价指标，并基于冲击韧性的基础上，揭示了环氧沥青混合料的韧脆转变温度和转变区间。2、采用DMA试验方法研究环氧沥青及混合料宽温宽频范围内粘弹性行为，并对试验原理、试验仪器和试验参数等进行阐述。通过DMA试验获得不同温度、频率下环氧沥青及混合料的粘弹参数，综合分析总结加载温度和频率对环氧沥青及混合料粘弹性行为影响，并基于时温等效原理和非线性最小二乘法的基础上，确定环氧沥青混合料宽频范围内动态模量主曲线方程和移位因子，为铺装层力学行为分析提供基础数据参数。3、基于动态模量参数基础上，运用有限元软件建立梁板三维实体混合有限元模型，以港珠澳大桥工程为背景，结合桥梁分析软件Midas Civil采用两层次分析法对不利位置处铺装层力学状态进行分析，首先建立全桥梁单元模型，考虑整体变温、梯度变温及车道荷载作用下的结构整体变形；其次，针对变形不利位置，运用“板-壳”模型理论进行局部分析，并采用多车道整体布载方式确定最不利荷载作用下的铺装层力学状态，进而明确钢桥面铺装层各项应力状态的最大值，最后分析了车载与温度耦合作用下铺装层的力学状态。研究结果为疲劳试验应变水平的选择和铺装层材料疲劳性能设计提供理论依据。4、探寻不同加载水平对环氧沥青混合料疲劳性能影响，基于外延法基础上确定环氧沥青混合料疲劳耐久极限，并综合分析了环氧沥青种类和用量、混合料级配类型、平均沥青膜厚度和长期老化等因素对疲劳耐久极限的影响。研究成果揭示了环氧沥青混合料铺装层疲劳破坏机理及其影响因素，为钢桥面铺装领域疲劳寿命预测设计提供理论支持。5、开展钢桥面铺装层混合料疲劳损伤研究与寿命预测工作，以外界大气温度和太阳辐射量为自变量，采用多元线性回归分析方法获得钢桥面铺装层温度场预估公式，提出基于温度和荷载耦合作用下铺装层疲劳累积损伤叠加原理和计算公式，推导出钢桥面铺装层疲劳寿命预测具体方法和步骤。并以港珠澳大桥桥面铺装工程为案例，基于实桥荷载谱、环境谱的基础上进行疲劳寿命预测分析。6、以肇庆马房大桥钢桥面铺装工程为实体应用，将本文研究成果用于工程实践中，从目前使用情况来看，效果较理想，未发生任何形式的破坏，该研究成果具有较大的推广价值。