文档介绍：长安大学
硕士学位论文
设层间功能层的水泥混凝土路面面层应力分析
姓名:孙萌
申请学位级别:硕士
专业:道路与铁道工程
指导教师:陈拴发
20100604
摘要水泥混凝土路面是普通广泛使用的一种路面形式,具有强度高,稳定性好,使用寿命长,维修养护费用少等优点,引起了道路工程界的广泛重视。但由于水泥混凝土路面面层和基层之间的接触不良是导致路面损坏的主要原因,设冕层间功能层可以很好的缓解这个问题。现行的公路水泥混凝土路面设计规范中有对水泥混凝土路面结构设计方法做了详细的规定,但是并没有考虑面层和基层之间的协调设计。同时考虑面层和基层的疲劳对水泥混凝土路面结构设计具有重要意义。本文首先阐述了有限元方法,为以后有限元方法的应用提供了理论依据。采用有限元软件对不同的层间接触状况下面层荷载应力进行分析,得出层间接触状况对面层荷载应力有较大的影响。在最不利层问接触状况下,分析不同参数对面层荷载应力的影响规律,在设置了层间功能层后,面层荷载应力略有增大,基层荷载应力略有减小。在规律分析的基础上,通过大量的均匀设计计算,回归出刚性基层和半刚性基层水泥混凝土路面面层荷载应力实用计算公式。并根据面层的荷载应力公式和疲劳方程,分别推导出刚性基层和半刚性基层水泥混凝土路面面层的轴载换算公式以及疲劳应力系数。对设置层间功能层的刚性和半刚性水泥混凝土路面温度应力进行计算,分析了不同变量对其温度应力的影响,得出影响规律。相比面层的温度翘曲应力,基层的温度翘曲应力很小。通过均匀设计计算和公式回归,得出刚性和半刚性水泥混凝土路面面层的温度应力实用计算公式。通过对面层荷载应力的分析,得出面层厚度和基层厚度之间的协调设计,并提出同时考虑面层和基层疲劳的水泥混凝土路面结构设计方法。关键宇:水泥混凝土路面,路面结构设计方法,荷载应力,温度应力,有限元方法.
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第一章绪论问题的提出用水泥混凝土路面;大同一运城二级公路连续铺筑水泥混凝土路面长度达祭南京一级公路安徽路段,均为水泥混凝土路面,占全长达到%;新乡一郑州段上世纪年代,由于国家投资建设很有限,水泥相对紧缺,修建的混凝土路面的里程很少;年代底,,浙江、广东、江苏等省首先启动修筑水泥混凝土路面。与此同时,一些研究单位也开始系统地开展水泥混凝土路面技术的研究;到年代,随着我逐步提高,对交通的需求日益扩大,尤其是以汽车工业为代表重工业的发展,水泥混凝土路面因其强度高、施工方便、维修养护费用低,从而开始了快速发展。随着修筑里程的增长,实际施工经验的积累,科学研究的逐步深入,水泥混凝土路面的修筑技术逐渐改进,修筑质量不断提高,加上水泥混凝土路面适用性较强,能比较好地满足现代化交通的要求,且水泥材料供应方便,因此,水泥混凝土路面得开始了较快的发展。自世纪年代中期以来,我国开始兴建水泥混凝土高速公路,年来,”陆续投入使用的高速公路主要有京石、京津塘、济大、广深、沪宁、哈大等多条线路,总里程达到了万公里。高速公路的建设与使用,为车辆快速、高效、安全、舒适地运行提供了优良的条件,标志着我进入了一个快速发展的时代。在我国“七五氐憬ㄉ璧墓分校热缒暇┮缓贾荻豆啡ǔ,全部使√程的%,南京一上海二级公路铺筑水泥混凝土路面,占全长达到%;合肥一一级公路为;阿城一哈尔滨一级公路为,均铺筑的是水泥混凝土路面。在县道、乡道上也修建了很多水泥混凝土路面,其中以广东省为最。年代初期,水泥混凝土路面的发展速度更迅速,到了年,铺筑里程达到,占高级、。近年以来,水泥混凝土路面里程在我国路面总里程中所占的比例逐步提高。其中,跨入新世纪以后,水泥混凝土公里,约占路面总里程的%左右。多年以来,水泥混凝土路面里程所占的百分比增长大约倍,与沥青混凝土路路面更是得到了巨大的发展,预计到年底,水泥混凝土路面总里程将达到蚨长安大学硕士学位论文毒
国内外研究现状面相比,水泥混凝上路面虽然具有一些缺陷,如平整度较差、产生噪声大、维修养护比较困难等。但伴随滑模施工技术、水泥混凝土表面平整度的改造技术、快速凝结水泥技术和同步碎石技术等的发展,水泥混凝土路面的固有缺陷得到了一定程度的缓解。特别是我国的水泥资源比较韦富,公路建设要充分考虑到本地材料的优势,减少对沥青材料的进口。因此完善水泥混凝土路面设计体系,逐步提高水泥混凝土路面使用性能对我国对于刚性基层和半刚性基层水泥混凝土路面,路面板的破坏形式有所不同,刚性基层水泥混凝土路面的破坏形式主要是由温度翘曲应力与荷载应力综合作用造成的板角断裂,而半刚性基层水泥混凝土路面结构的破坏主要是由脱空引起的,同时与路