寒冷地区(以张家口为例)温差较大,近年来车辆超载现象不断增加,混凝土桥梁桥面铺装层受环境温度和车辆荷载的共同作用,易出现裂缝、坑槽等病害。混凝土中掺入橡胶能改善其韧性和抗变形能力,掺入钢纤维能提高其抗拉强度及抗裂能力。为了延长混凝土桥梁的使用寿命,研究钢纤维-橡胶混凝土在寒冷地区桥面的应用性能,为钢纤维-橡胶混凝土的实际工程应用提供参考。通过对钢纤维-橡胶混凝土进行冻融-力学耦合试验,分析冻融损伤机理研究其抗冻性,根据损伤模型,进行寿命预测;研究冻融作用下钢纤维-橡胶混凝土的抗压强度、抗拉强度及抗冲击性能。主要得到以下结论:(1)通过对不同钢纤维掺量的钢纤维-橡胶混凝土进行冻融循环试验,利用电子显微镜研究冻融作用下混凝土的微观结构变化。结果表明,经冻融循环后,橡胶颗粒与水泥基体之间仍有较好的粘结性,界面损伤程度较小,当钢纤维掺量为1.5%~2.0%时,钢纤维与水泥基界面受冻融损伤的影响程度较大。(2)在冻融循环作用下,混凝土的冻融损伤是一个疲劳损伤破坏过程,主要表现为混凝土质量损失率逐渐增加、相对动弹性模量不断降低。钢纤维-橡胶混凝土相比于普通混凝土损伤程度较小,当冻融次数达到200次时,钢纤维掺量为1.0%的试件损伤程度最小,根据损伤力学对混凝土进行损伤预测,其预测寿命最长,抗冻性能最好。(3)混凝土抗压强度随冻融次数的增加而逐渐降低,钢纤维、橡胶的掺加能一定程度地减小冻融循环作用下混凝土的抗压强度损失率,当冻融次数达到200次时,钢纤维掺量为1.0%的试件抗压强度损失率最小。且钢纤维、橡胶的掺加能显著提高混凝土的抗拉强度,钢纤维掺量是影响混凝土抗拉性能的重要因素,钢纤维掺量为1.5%的试件抗拉强度值最大,抗拉性能最优。(4)混凝土中钢纤维、橡胶的掺入,可以提高冻融循环作用下混凝土的抗冲击性能。随着冻融次数的增加,混凝土抗冲击性能呈下降的趋势,主要表现为抗破坏冲击次数及最终耗能的减少。相同冻融次数下,钢纤维掺量为1.0%时,混凝土具有最好的抗冲击性能。双参数威布尔分布理论可以很好地描述混凝土在冻融损伤下的冲击寿命,不同失效概率下的冲击寿命与钢纤维掺量近似呈二次曲线关系。(5)对钢纤维-橡胶混凝土进行力学特性和经济效益分析,验证了其应用于寒冷地区桥面铺装的可行性。其中钢纤维掺量1.0%的钢纤维-橡胶混凝土技术性能最优,经济合理。