高強度舗装による鋼橋床版舗装構造の静的試験研究

Scientific Reports volume 12、記事番号: 8796 (2022) この記事を引用

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鋼橋の床版舗装は、長大橋の建設において常に重要かつ困難なポイントでした。 実際の工学では、一般的な舗装材料はアスファルトであり、初期段階で舗装層に深刻な損傷が引き起こされます。 本研究では、舗装材料として高性能高含有ハイブリッドファイバーポリマーコンクリートを使用した。 舗装層と鋼板からなる複合構造体の小梁に対して試験を実施し、正負の曲げモーメント試験を実施して複合構造体の剛性と支持力を解析した。 研究結果で明らかになったように、構造物の曲げ剛性、引張剛性、複合構造物の支持力は優れた性能を示し、舗装厚さの増加とともに顕著に増加したが、舗装厚さが80mmを超えると緩やかに増加し、厚さの増加が寄与した。支持力にはほとんど影響しません。 正/負の曲げモーメントのシミュレートされた作用下では、構造物が極限荷重に耐えた場合、舗装層は依然として特定の延性破壊の特徴を示しました。 これは、高含有ハイブリッドファイバーポリマーコンクリートが鋼橋床版舗装に適した機械的特性を示すことを証明しています。

鋼橋の床版舗装は依然として長大橋の建設における重要な課題であり、課題でもあります。 実際の土木工学では、舗装層に初期段階で重大な欠陥が発生します1。 セメントコンクリートは一般的な舗装材料ですが、脆くて許容限界変形量が小さいため、鋼橋の床版舗装にはほとんど使用されません。 普通セメントコンクリート路盤の舗装に補強を行わずに普通セメントコンクリートを使用すると、コンクリートの表面や内部に縦横の亀裂が多数発生し、目視検査やより高度な非破壊検査法によって検出できます2,3。 4、5、6。 直交異方性鋼橋床版は柔軟性が高いため、車両荷重下では舗装層の変形と橋床版の間に大きな差が生じます。 したがって、従来のセメントコンクリートを鋼橋床版に適用することはできません。 現在、アスファルトは成熟し、鋼橋の床版舗装に一般的に使用されています。

鋼橋の床版舗装構造は一般に単層舗装システムと多層舗装システムに分けられます。 国や地域が異なれば、気候 (極端な気温や降雨量など) や交通量も異なります。 したがって、舗装計画は特定のエンジニアリング経験に基づいて選択する必要があります。 アメリカでは、ほとんどの鋼橋床版は単層エポキシアスファルトを使用して舗装されています。 このテクノロジーは比較的成熟しています7、8、9。 構造形式は図 1a に示すとおりです。 ドイツの鋼橋床版の舗装は複雑で、多層で舗装の厚さも厚いです。 構造形態を図1bに示します。 英国では、一般的な鋼橋の床版には多くの舗装層がありますが、総厚さはわずか約 4 cm です。 構造形態を図 1c に示します。 フランスでは、一般的な鋼橋の床版には 4 層の舗装層があり、合計の厚さは約 5 cm です。 構造形態を図 1d に示します。

鋼橋床版の代表的な舗装構造。 (a) アメリカの典型的な舗装構造。 (b) ドイツの典型的な舗装構造。 (c) 英国の典型的な舗装構造。 (d) フランスの典型的な舗装構造。

ただし、アスファルトには、実際のエンジニアリングで発生する多くの問題が発生する可能性があります。 例えば、高温混合アスファルトコンクリートは高い環境と混合温度を必要とするため、施工時間が制限され、年間を通じて施工期間が短くなります10、11、12。 グラウト入りアスファルトコンクリート 6、10、13、14、15 は、鋼橋床版舗装の最上層として使用すると耐久性が低くなります 15、16、17。 鋼橋の床版舗装に改質アスファルトコンクリートを使用する場合、厚い厚さが必要です18,19。 鋼橋床版舗装としてエポキシアスファルト 22、23、24 を使用する場合、長手方向の亀裂、ピットスロット、または層間空隙が舗装層 20、21 でよく観察されます。