文档介绍：长安大学
硕士学位论文
贫混凝土基层混凝土路面研究
姓名:孙家伟
申请学位级别:硕士
专业:道路与铁道工程
指导教师:王秉纲
摘要本文从材料和结构两个方面,对贫混凝土基层混凝土路面进行研究,并作了必要的经济分析。通过贫混凝土材料性能研究,提出了适用于不同交通情况下贫混凝土基层的强度与模量,建立了贫混凝土的疲劳方程。在此基础上,对贫混凝土基层混凝土路面按等刚度法与有限元法分别进行分析,提出了等刚度法对此种路面进行应力分析时存在局限性的结论。同时大量的有限元分析计算,为此种路面的结构设计提供了基本的依据。此外,还通过经济分析,论证了贫混凝土基层混凝土路面所具有的优越性。关键词:贫混凝土√疲劳方程贫混凝土基层。贫混凝土基层混凝土路面等刚度法√有限元法√路面结构分析√经济分析,
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第一章论绪我国目前混凝土路面基层应用概况§混凝土路面具有使用年限长,寿命周期费用低的优点。而近年来,由于重车比例增大和车辆超载现象增多,我国相当一部分新建混凝土路面发生了不同程度的早期损坏。在重载、超载严重路段,有的路面使用仅此种交通状况对混凝土路面造成的危害不容忽视。按照现行《公路水泥混凝土路面设计规范》韵录虺乒娣规定,混凝土路面达到相同疲劳开裂时,各种轴载的等效换算系数为次方关系。可以预见在重载、超载情况下,混凝土路面的使用寿命会急剧减少。有关重载、超载交通造成混凝土路面早期损坏的例子屡见不鲜,并有大量相关路面调查资料1本┦卸甭贰⒈比贰⒂滥诖蠼值幕炷谅访嬖谑褂贸跗年内,:毕宸厍〉牢悍吩谑褂贸跗年内,破损面积达~%。河南省某晋煤外运混凝土路面,设计标准为重交通,年月竣工通车。据调查资料显示,在该路段上行驶的运输车辆中,单轴超过某盗菊%,双轴超过某盗菊%。由于路面严重裂缝、沉陷、断板,破碎损坏严重,仅晔奔渫度胙し延酶叽万元,相当于原造价三分之一,造成了巨大经济损失。在非重载交通情况下,混凝土路面早期损坏现象也时有发生。究其原因,主要是当水由路面接缝下渗入基层,会使水泥稳定碎石、二灰稳定碎石等基层材料变“软”,强度降低。同时在路面结构内部排水不畅情况下,基层内部及面板与基层界面问存在自由水。在车辆荷载作用下形成有压水,对基层产生冲刷。严重时会出现唧浆现象,进而造成板底脱空,加速了路面板的损坏。对于路面的早期损坏问题,早就引起国外许多学者注意,并进行了大量分析和探讨。国内对这一问题近年来也陆续开展研究工作,提出了诸如设定合适轴重限值、提高设计指标等一系列解决方法。高速度、大吨位是年就发生明显损坏,远远达不到应有设计年限。贫混凝土基层混凝土路面研究绪论
此。世界上许多国家搜定了各自的轴限。根据国际道路联合会的统计资枰”,世界范围内交通运输发展的趋势。据年美国敌挛杂志预测,国际汽车市场结构将出现八大特点,其中之一就是:载货汽车将改进现有动力装置,使目前载货汽车拉得更多,跑得更快。这样便使重载交通成为交通运输发展的趋势,而轴重提高必然导致道路养护维修费用的增加。为世界上已有龀稍惫虻厍娑私煌ㄔ耸涑盗镜闹嶂叵拗怠E饭蔡从年日起,将原来的嵯尢岣叩F渲械鹿缬年已提高轴艰到ü⒁晾剩靼嘌赖裙乙舶训ブ嵯拗囟ㄎ。在我国,运输管理部门通常将单轴重嶂视为轴重限值,并且开始加强对重载、超载运输的管理。有的地区在某些路段进行车辆监控,通过监控站点的地磅及自动化控制装置,对重载、超载车辆进行限制。但是由于经济利益驱动以及监控管理的局限性,车辆重载、超载行驶现象越来越普遍。而且随着我国公路运输日益繁荣,顺应交通发展趋势,适当提高轴限,使用大吨位车辆进行运输,以降低成本,提高效益也成为必要。经过近十几年不断实践与总结,半刚性材料修筑路面的基层已经得到了广泛应用。据统计我国百分之九十以上的高等级公路路面基层是采用这类材料。这表明半剐性基层路面已成为近期我国高等级公路路面主要结构类型。目前我国常用的混凝土路面基层材料如水泥稳定碎石、二灰稳定碎石等,在铺筑面层前常发生松散和表层局部破碎,影响了与面层联接,给路面以后使用埋下了隐患。同时这类基层材料抗冲刷能力较低,在水的作用下会产生唧浆、板底脱空,甚至断板等损坏。高等级公路混凝土路面因基层问题而带来的病害已经很多。混凝土路面设置基层的主要目的是提高面板下承层综合稳定性,防治易于出现的病害。基层应该为面板提供坚实、均匀而又稳定的支撑,其均匀性,特别是水稳性能是路面使用过程中保持完好路况的重要保证。基层设计是否得当,往往对整个路面体系功能的发挥起着关键性作用。许多路面调查发现,路面使用质量和使用寿命达不到应有水平的一个重要原因是基层结构强度不足或衰减,特别是由水稳性和抗冲刷性不好的材料修筑的基层结构,其衰减程度更大。贫混