英文译文在桥梁覆盖中的聚丙烯酰胺改性混凝土在实验室材料性能测试和有限元建模结构中的反应Qinwu Xu1; Zengzhi Sun2; Hu Wang3; and Aiqin Shen4摘自：Qinwu boratory Testing Material Property and FE Modeling Structural Response of PAM-Modified Concrete Overlay on Bridges[J]. ASCE:Journal of bridge engineering,2009,14(1):26-35摘要：在开裂困扰和界面脱粘的影响下，波特兰水泥混凝土通过反复装载车辆和温度循环进行覆盖桥面。

为了提高覆盖性能，本研究运用聚丙烯酰胺聚合物能修改混凝土力学的性能。

直接剪切和耐冲击性试验，旨在分别衡量界面结合强度和动态性能。

弯曲强度和弯曲疲劳根据标准进行试验。

同时，在交通的负荷下，为了分析应激反应和提高结构设计，建立T梁和箱梁桥三维有限元模型，通过一个分析模型弯曲应力的开发来验证有限元模拟结果。

在有限元模型设计中，橡胶垫能够吸收弯曲应力。

实验室测试结果表明，聚丙烯酰胺可以显著提高混凝土的抗折强度，粘结强度，耐冲击和疲劳寿命。

含8％聚丙烯酰胺的改性混凝土对水泥质量比混凝土与其他PAM的百分比提出了更高的抗弯强度和耐冲击性。

有限元模拟结果表明，一个关键覆盖厚度的存在能够减小在结构设计中应该避免的最大界面剪应力，橡胶垫能够有效地减轻弯曲应力。

关键词：桥梁；化验结果；有限元法；材料特性；结构响应；波特兰水泥；混凝土导言波特兰水泥混凝土已被用于桥面表面结构的覆盖，以支持车辆装载和保护桥梁结构。

在反复车辆装载，温度循环，收缩和化学反应的影响下桥梁的覆盖可能遇到开裂的困扰和界面脱粘。

在这里要认识到，雨水会侵入混凝土桥梁沿线的覆盖裂缝，造成碱硅酸反应和钢筋锈蚀。

因此，许多研究人员研究了不同适于工程的特性混凝土聚合物来用于覆盖。

在这些聚合物中，许多研究人员对聚丙烯进行了广泛的研究，例如，2000年布鲁克斯使用它，以防止收缩开裂； 1998年斯南和Santhosh研究其对混凝土提高抗渗性和粘结强度； 2004年Granju和Silfwerbrand在收缩和冻融循环的影响下测试其对混凝土的力学性能；2007年已用于预防混凝土地图开裂和横向裂缝；1999年硅微粉及硅灰混凝土也被广泛应用覆盖；1988年用硅微粉改善抗折强度，抗渗，和氯化物侵入。

结果表明，7-10 ％硅粉可以有效地提高混凝土材料的性能，同时减少氯离子渗透。

其他改性混凝土也已研究，包括2006年矿物掺混凝土抗氯离子侵入，2003年碳纤维增强聚合物覆盖钢桥面，延长疲劳寿命，2000年导电混凝土覆盖防冰。

除使用的材料，性能的理解和覆盖性能的改进，在机械结构设计计算中也起着重要作用的力学。

然而，很少有研究的机械造型及结构设计的6803覆盖混凝土桥梁显示，并没有系统的设计方法覆盖桥梁可根据文献复习。

开裂和界面结合是首要关注的应力分析。

沃尔特等。

2007年调查了开裂模式重叠的钢桥利用虚构的开裂模式，这表明，纵向开裂沿着桥轴以下出现横向裂缝的顶部的舱壁。

唐家璇2000年建立了一个二维有限元模型的箱梁桥分析了界面应力作用下的收缩和温度梯度利用非线性间的接触模式。

1990年黎敦和Seible通过分析和现场测试的T型梁桥，研究了界面销，以减少横向剪切转移模型。

因此，本文件的研究和分析目的是提高覆盖材料性能和结构，聚丙烯酰胺聚合物进行了调查，以改善，具体鈥檚力学性能的设计和标准化的实验室测试程序。

同时，三维有限元模型来分析建立了覆盖鈥檚应激反应理解的力学性能和改进的结构设计。

综述聚丙烯酰胺改性水泥和混凝土聚丙烯酰胺是一种水溶性丙烯酸聚合物形成酰胺亚基。

它主要用作添加剂絮凝悬浮有机物，例如水的净化和土壤调理。

其优点为水泥和混凝土使用已报告了一些研究人员虽然少得多用比其他聚合物，如聚丙烯。

黑人等。

2006年发现，聚丙烯酰胺是最适合诱导水泥絮凝形成絮凝物由于其阴离子鈥互动与Ca2 +离子生产的水泥水化.2004年发现，聚丙烯酰胺可以提高抗渗，抗穿透性，加工的水泥砂浆。

2003年用聚丙烯酰胺的antiwashout混凝土水下成功。

2005年Rai和辛格发现，聚丙烯酰胺可以有效地改善弯曲和拉伸强度的水泥砂浆。

实验计划混合料设计在这项研究中的可行性和锥下沉深度的水泥浆体进行了测试，以决定首先聚丙烯酰胺/水泥混凝土配合比的设计。

8水泥浆体的0-14 ％聚丙烯酰胺/水灰比在增量的2 ％的人准备，命名为细胞壁0 ，】优派PJ - 2 】优派PJ - 4 】优派PJ - 6 】优派PJ - 8 】优派PJ - 10 】优派PJ - 12 ，和PJ - 14 ，分别。

对于每一个水泥石，两个标本准备。

水用于每个标本，以获得同样的锥下沉深度，在平原水泥浆体。

检测结果载列于表1 ，这表明，利用水的增加，然后下降，并增加了。

这一结果的解释如下：当聚丙烯酰胺/水泥比例低于4 ％，水吸收的PAM 占主导地位和水泥石表明要干;当聚丙烯酰胺水灰比大于4 ％，润滑效果，形成乳胶颗粒周围水泥占主导地位和流动性增加;当聚丙烯酰胺/水泥比例大于10 ％，浓度的聚丙烯酰胺高分子是伟大的和一些凝胶类氢债券形式从化学反应，从而增加粘度，降低流动性的水泥浆体;当聚丙烯酰胺/水泥比例大于12 ％，它已变得十分困难的混合水泥浆体。

因此，对于材料加工只有普通混凝土和改性混凝土混合物的聚丙烯酰胺/水泥的比例为6 ％， 8 ％， 10 ％设计了用于机械测试，列于表2 。

通信部2005年具体样本治愈在20 2 ℃，以水分95 ％以下为期28天的规格。

对于每个力学测试讨论后，每个混合物有 3个重复样品，总计4个混合物准备12个样本。

抗压和抗折强度试验抗压强度和抗折强度试验方法概述以下的标准进行了使用万能试验机，详见表3 。

脆性参数压缩/抗折强度比可以计算出，该材料具有较高价值，它更脆。

粘结强度试验界面结合强度，其中一个最主要的标准，评价工程特性对桥梁混凝土覆盖。

直接剪切试验和直接拉了测试，如一个概述脑梗死- 503R章已被广泛用于measurethe界面结合强度的领域。

结合强度的影响下反复车辆装载或温度循环还审查，这项研究的直接剪切试验在实验室的目的是要衡量界面结合强度，所描述的following.A硬化混凝土试样测量100毫米(长度) ×100毫米(宽度) ×300毫米(高度)放在中间的模具具有相同的宽度，但更大的篇幅。

因此，新拌混凝土混合物倒入了旁边的空格硬化混凝土试样，以填补模具，形成两个新的混凝土试样的尺寸100毫米（长度）×100毫米(宽度)×100毫米(高度),所示图1 .水压机的承载能力一〇吨被用来申请垂直压荷载对硬化混凝土试样mm)，这是永远不变时，新拌混凝土试样沿幻灯其中F=极限荷载(N)和A=接触面积(2片硬化混凝土试样。

落锤冲击试验为了评估动态性能的混凝土，一个简单的落锤冲击试验的目的是在实验室模拟弯曲行为叠加的影响下，加载表3，图中显示2 ，梁试样测量五百五十○毫米宽度150毫米长度150毫米高度准备，并在钢锤，重量为4.5公斤，直径为50毫米是从高度450毫米达到中点的梁试样。

人数的下降出现在第一次和最后破损开裂记录，分别记为鈥渋初始一些鈥和鈥渇胃肠号码。

疲劳试验下列方法概述的规范建设部1985年GBJ 82-85, 三点弯曲疲劳试验在20摄氏度以下进行。

图中显示3 ，准备梁试样的尺寸400毫米(长度)×100毫米(宽度)×100毫米(高度)。

材料测试系统是用来申请连续正弦波加载在中点梁频率10赫兹的问候，交通速度80鈥公里/米GBJ 82-85 。

应力比S是定义其中F=适用于最大负荷和P=最终载入中说，休息期间试样的抗弯强度测试。

5应力比率介于0.65至0.85 ，用和疲劳寿命载入中循环衰竭应力比为每个记录。

因为个P - 8具有良好的加工性和对高抗弯强度和耐冲击性比其他具体的混合物，它被选中的疲劳试验相对于普通混凝土。

有限元模型结构模型2003年使用ANSYS的8.0建成计划两个全规模三维有限元模型的四个跨度 4 × 20米箱梁桥和四个跨度 4×30米T型梁桥，显示见图4 。

另一个箱梁模型包括一个橡胶垫在负弯矩地区还建，下文将讨论。

每个模式包括桥梁混凝土梁，钢座椅，和橡胶支座。

覆盖不同厚度为2至20厘米，这三项基本的模式和8 ％聚丙烯酰胺/水泥用于混凝土覆盖所有的有限元模型。

八个节点SOLID45因素ANSYS的8.0采用梁模型的桥梁， 6803覆盖，钢座椅，和橡胶支座。

一维LINK8要素是用来模拟钢筋。

这四个节点surfaceelement SURF154是用来模拟轮胎接触面积的装载适用其表面积或节点。

桥梁梁放在钢座椅和橡胶支座，这是固定在其底部（没有运动在X ， Y和Z方向，图 4）。

敏感性分析来决定进行的网目尺寸和密度。

其结果是，轮胎接触面积和临界应力的立场，如肋骨被网状每个元素大小2厘米×2厘米×2厘米的，该区域位于距离远的关键职位网状与粗元大小。

材料模型混凝土弹性模量E强度估计使用脑梗死方法显示：其中C =材料密度kg/m3和FC =全面实力。

泊松鈥檚具体比例定为0.17根据规范通信部2004年JTJ D60 - 2004 。

完美的德鲁克鈥扬rager模型应用于describethe弹性鈥损lastic行为的具体材料中所表达在a=摩擦角和K =凝聚力的力量。

1982年陈在莫尔鈥库仑屈服面可以建立从压缩和拉伸强度所显示的那么德鲁克一普拉格屈服面可匹配的莫尔一库仑屈服面使用应力应变曲线这一模式提出了图5,Thematerial参数列于表4 。

非线性地对地接触模型，采用模拟之间的接口重叠和桥梁，利用2003年三维接触单元CONTA174桥面，并在三维目标内容TARGE170的覆盖ANSYS 的。

假定没有正常分离，而剪切滑移是允许在接口。

2003年经典的库仑摩擦模型是受雇于ANSYS程序所表示的.在=界面摩擦应力; ç =凝聚力是拖欠为零; =接口正常压力; ü =摩擦系数;和最高=界面结合强度取决于thelaboratory测试先前描述。

接口正常刚度确定穿透深度之间的接触面和目标表面，并切烦闷确定界面滑移数额。

高等刚度将导致更高的精度，而且可引起不良条件的全球刚度矩阵和收敛困难。

对拖欠的正常价值和切接触刚度ANSYS 程序建议使用。

载入中模型根据桥梁设计规范通信教育部2004年JTJ D60 - 2004年，平行卡车车队是HS - 20 atruck舰队分配，模拟桥梁的交通条件的基础上采用有限元模型。