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作为整个钢桥面结构的重要组成部分,铺装层的发展与应用越来越多的受到学术界和工程界的高度重视。为解决钢桥面疲劳开裂和自然条件下铺装层早期病害、耐久性差两大技术难题,作者所在的研究团队,以提升桥面的刚度、降低钢桥面应力幅为新思路,提出了基于超高性能混凝土的钢桥面新体系:在钢面板上铺设35mm薄层UHPC(Ultra High Performance Concrete)超高性能混凝土,将钢桥面转变成组合桥面,UHPC不仅与钢桥面板共同受力,又充当下铺装层,其上再铺筑10~15mmTPO(Thin Polymer Overlay)聚合物混凝土,形成超高性能轻型组合桥面体系。前期的试验结果和研究表明:“钢桥面板+UHPC+TPO”组合桥面结构可减小钢桥面板中应力及变形,改善受力状况,有望从根本上解决钢桥面疲劳开裂和车辙等损害。本文重点关注自然环境条件对铺装层耐久性的影响,针对“UHPC-TPO”铺装体系的力学性能和TPO铺面的路用性能进行研究,本论文主要完成了以下工作:针对铺装材料的国内外耐老化研究现状,了解目前不同自然环境条件的模拟方式与试验方法,结合超薄UHPC-TPO铺装体系的特性,首先确定人工加速耐候性试验的环境因素和试验周期,重点选取了紫外光、含盐高湿环境、高温三个环境因素,通过单环境因素及双因素耦合作用来考虑自然环境的影响,模拟4种工况:“紫外光照”、“紫外光照+水浸泡”、“紫外光照+10%NaCl溶液浸泡”、“紫外光照+高温”,初步选取拟循环次数为12(7)次。对经历环境模拟后的UHPC-TPO复合试件,采用拉拔试验和剪切试验,观测每种工况下的破坏形式和破坏强度,分析不同环境因素对层间粘结性能影响及规律。试验结果表明:4种工况下,对于力学性能,无论是层间黏结强度还是斜剪强度,均随循环次数的增加而下降;且呈现出前期下降幅度大,后期下降幅度小的规律;通过拟合发现,UHPC-TPO层间粘结强度与循环次数呈指数关系。且黏结强度和斜剪强度呈线性相关。经历四种模拟后,UHPC-TPO层间黏结强度分别为3.56MPa、3.48MPa、2.96MPa、2.80MPa,斜剪强度分别为10.32MPa、9.95MPa、9.18MPa、8.59MPa;无论是层间黏结强度还是斜剪强度,环境条件对其影响程度排序一致:紫外光照+高温>紫外光照+氯盐饱水>紫外光照+饱水>紫外光照,最不利环境耦合为“高温+紫外光照”;故需要重点关注高温条件下受紫外线影响的UHPC-TPO层间粘结性能。结合渗水试验、表面构造深度试验和TPO表面石料脱落率,探究不同环境因素对TPO铺面渗水性、水稳定性能和抗滑性等路用性能的影响,以综合评价新型桥面铺装体系的耐久性。结果表明,四种不同环境模拟前后,渗水系数、表面构造深度、石料脱落率等变化微小,即环境因素对于铺装层路用性能的影响基本可以忽略。