在高等级公路、大跨径桥梁以及城市快速环道高架桥迅速建设发展的同时，沥青混凝土桥面铺装损坏严重，甚至出现了普遍的早期损坏问题，降低桥梁结构使用质量与寿命。并且频繁的养护维修会造成拥堵及交通安全隐患，带来较差的社会影响。本研究以水泥混凝土桥面沥青铺装结构为研究对象，从结构和力学角度出发，在沥青铺装和水泥混凝土桥面板之间铺设高弹性抗疲劳过渡层，降低沥青层内部和层间的剪切力作用，增加变形适应能力，兼有增加粘结和防水功能，从根源上保证了沥青混凝土桥面铺装的稳定性和耐久性，提高了铺装质量和使用寿命。研究采用力学理论分析、室内小型复合梁温度收缩试验、荷载试验和全桥数值模拟相结合技术手段，对加铺高弹性沥青砂应力吸收层前后的力学行为比较分析，得到如下有意义结论： 1）温度应力作用下，加铺高弹性沥青砂应力吸收层后，由于约束拉应力转移到应力吸收层，沥青铺装层的温度拉应力水平下降约40%。并且由于应力吸收层材料模量低，在沥青铺装层与水泥混凝土界面产生的附加剪应力水平低，降低了界面剪应力。 2）温度应力作用下，视桥面铺装为复合梁结构，由于高度与长度比很小，可见简化为弹性地基上梁的纯拉状态。通过试验数据，计算双层结构的层间摩阻力系数 为1.1~1.7 N/mm3，三层结构的 为1.9~2.8 N/mm3。 3）荷载作用下，加入高弹性沥青砂应力吸收层后， AC16底部产生了拉应力，这是加入应力吸收层后的力学行为上的一个显著不同。加铺应力吸收层后，与双层普通粘结相比，AC16内部受力减小，但减小幅度很小；AC16底面受力增大，出现了拉应力；与C50界面剪切受力减小。 4）分析了12种厚度组合结构的结果表明，高弹性沥青砂应力吸收层越厚，沥青层层底拉应力越小，但纵横向剪应力增大，而且应力吸收层内部剪应力和拉应力也增大；沥青铺装层越厚，沥青层内剪应力和层底拉应力减小，应力吸收层内剪应力和拉应力亦减小；组合结构增厚时轮下局部竖向变形亦增大，但应力吸收层的厚度增加对轮下局部竖向变形影响很小。 研究结果表明，加铺高弹性沥青砂应力吸收层后沥青铺装层内部及与水泥混凝土界面的力学行为发生了变化，高弹性沥青砂应力吸收层的加入可以减小温度应力，能够提供更好的粘结防水作用，并弥补减缓不可见微小缺陷的扩展，可以增加能量消耗，使得结构位移和速度快速衰减稳定；力学上可以降低与桥面板界面受力，但使得面层层底受拉变为不利，面层内部剪应力也增加，且界面受力影响区间增大。因此，采用加铺高弹性沥青砂应力吸收层结构时，要综合考虑施工工艺控制质量和经济效益进行综合分析确定具体方案。对于中小跨径水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装结构，不建议采用高弹性沥青砂应力吸收层结构，仍以增加粘结或者做好界面处理为首要控制关键点，面层要尽量选择抗剪切能力大的混凝土材料。 研究成果从力学根本分析了水泥混凝土桥面铺装界面力学行为，提出了一种新的水泥混凝土路面铺装结构，丰富了铺装结构种类，对于水泥混凝土桥面铺装新建工程和改建工程设计和施工均具有重大意义。依据该成果不仅可以提高桥面铺筑质量，与常规桥面铺装养护管理量相比较，裂缝、坑槽等病害出现时间延长并且数量少，严重程度小，延长了使用寿命，提高了行车质量，保证了行车安全，大大的减少了管理部门的养护费用，节约了行车使用者的运输成本。并且该技术可以降低铺装结构层厚度，减少造价，同时降低桥面自重对桥梁结构整体受力产生有利影响，具有显著的社会效益和经济效益。

东北林业大学

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