马庆雷[1]2006年在《基于刚性基层的耐久性沥青路面结构研究》文中提出沥青路面越来越多的早期病害以及频繁的大中修改造，使得公路建设的可持续发展受到了严重的挑战。耐久性沥青路面(Durable Asphalt Pavement)是一种永久性沥青路面或长寿命沥青路面，是在影响路面结构耐久性的内、外因素作用下，沥青路面在设计使用期内，无需花费大量资金维修与养护就能满足道路的使用功能。 本文深入分析了基层类型对路面结构耐久性能的影响和目前常用半刚性基层存在的主要问题，对基于刚性基层的沥青路面结构应力及其设计方法进行研究，形成了较为系统的成果： 通过调查及理论分析，提出了基于刚性基层的耐久性沥青路面结构，采用应力吸收层、大粒径沥青碎石混合料等结构层可有效地防止刚性基层因温度应力而引起的沥青面层反射裂缝。 利用叁维有限元模型，分析了沥青面层厚度、基层厚度、基层模量和地基模量等参数对刚性基层的荷载应力、温度应力及其两者之间的耦合应力的影响规律及其显着性。得出了标准轴载作用下基层应力以及不同轴轮型荷载作用下混凝土基层底面的荷载应力、温度应力及耦合应力的实用计算公式。 通过非荷载应力分析，建立了低配筋率连续配筋混凝土基层温度应力简化模型，分析了连续配筋混凝土基层温缩应力受粘结刚度系数、配筋率、裂缝间距、混凝土线胀系数、板厚、混凝土模量、年平均降温等参数的影响规律。 进行了基于耐久性的刚性基层沥青路面结构组合设计，提出考虑荷载型和温度型反射裂缝技术要求的沥青面层的推荐厚度，以及普通水泥混凝土基层、贫混凝土基层厚度范围与合理切缝间距，建立了刚性基层沥青路面的结构设计方法。 采用寿命周期费用分析方法，评价了刚性基层耐久性沥青路面不同结构的经济性。结果表明，在设计基准期内，刚性基层沥青路面较半刚性基层沥青路面具有使用寿命长，减少行程时间费、车辆运行费和事故费，可在较长时间内保持较高的服务能力，大大减少时间寿命周期费用。
廉向东[2]2012年在《湿热地区水泥混凝土路面基层性能评价与路面结构协调设计》文中进行了进一步梳理由于各种原因，我国早期修建的水泥混凝土路面使用状况不佳，使用寿命大大低于设计使用年限。目前我国关于水泥混凝土路面耐久性的研究主要集中在面层，而水泥混凝土路面长期使用性能主要与路基和基层有关，良好的路基和基层是保证水泥混凝土路面正常运营的前提。随着我国经济的快速发展，车速快、重载、超载车辆比例大等交通特点给路面的使用功能提出了更为严格的要求。因此，对于不同基层类型的水泥混凝土路面，选择合理的结构设计指标，进行路面结构组合设计，通过提高基层的长期性能来改善水泥混凝土路面的使用状况，延长其使用寿命，是水泥混凝土路面更快更好发展的关键所在。针对不同交通等级和不同类型基层的水泥混凝土路面，调查分析了湿热气候条件下水泥稳定碎石与二灰稳定碎石等半刚性基层、贫混凝土等刚性基层水泥混凝土路面的使用状况，分析了基层开裂、基层脱空、层间结合状况及基层刚度等使用状况对混凝土路面性能的影响。在此基础上，基于基层的长期使用性能，并针对湿热地区气候特点，初步推荐了水泥混凝土路面的合理基层类型。通过室内试验与力学分析，研究了基层与混凝土面板间的层间结合状况、基层开裂对混凝土面板的影响、基层材料的抗冲刷性能以及不同基层类型混凝土板的变形和应变规律。结果表明，基层与混凝土面板间的结合状态极为重要，水泥混凝土面板在基层界面滑动的摩擦系数是研究面板温度应力、面板滑动区与固定区长度、接缝、间距、板端推移量及路面纵向失稳的重要参数；在正常状态下乳化沥青隔离层的摩阻力在0.76～0.87之间，沥青功能层的摩阻力在0.71～1.10之间，土工布隔离层的摩阻力在1.08～2.06之间；粒料基层对混凝土面板的约束最小，混凝土板翘曲变形最大，沥青混凝土基层约束居中，贫混凝土基层对混凝土面板的约束最大，几乎没有翘曲变形产生。通过分析基层的长期性能评价指标对水泥混凝土路面的影响，采用灰色关联分析理论，建立了水泥混凝土路面基层长期性能评价指标的预测模型，研究了水泥混凝土路面基层长期性能的评价方法，该方法可以用于水泥混凝土路面基层长期性能的预测评价。分析了板底脱空对混凝土面板应力的影响规律，通过不同工况下计算得到的最大应力及脱空部位的最大弯沉值，回归得到考虑疲劳、不考虑温度应力时水泥混凝土路面最大容许脱空量。在不利加载位置情况下，分析了基层有（无）裂缝、基层裂缝宽度变化、基层裂缝位置变化对混凝土路面结构荷载应力与温度应力的影响。结果表明，裂缝的存在破坏了路面结构整体性和连续性，路面结构的荷载应力显着增大，设置功能层后，显着减小了面板的最大拉应力；而路面结构的温度应力则呈现出减小的趋势。充分考虑各类不同基层类型的力学与物理特性，并结合功能层对于路面使用状况的改善作用，推荐出湿热地区不同交通等级水泥混凝土路面基层的适用类型。基于基层长期性能的要求，提出同时考虑混凝土面层和基层疲劳的水泥混凝土路面结构设计方法。
郑木莲[3]2004年在《多孔混凝土排水基层研究》文中认为无论水泥混凝土路面还是沥青路面，水是造成路面结构损坏的重要原因。设置路面内部排水系统，将进入路面结构内的水迅速排除是防治路面水损坏的根本途径。而排水基层是路面内部排水系统的重要组成部分，其材料组成、路用性能及结构设计直接关系到路面结构的排水效果和路面的长期性能。对此，本文研究一种新型的多孔混凝土排水基层材料。 论文从路面的水损坏及其防治入手，叙述了路面内部排水系统和排水基层的研究现状，提出待研究的问题。研究了多孔混凝土的排水性能，提出空隙率和渗透系数是表征其排水性能的指标，利用自行研制的渗透仪，得出渗透系数与空隙率的相关关系。提出了多孔混凝土配合比设计的指标与标准，通过正交试验设计和均匀试验设计，回归出振动和插捣两种成型方法下强度和空隙率的一系列关系式，据此提出多孔混凝土配合比设计的经验公式法。对多孔混凝土的强度特性和应力-应变特性等力学性质进行研究，试验得出强度随龄期的发展、不同强度间的关系以及模量与强度的关系等，通过试验和机理分析得出多孔混凝土具有良好的温缩、干缩、抗冲刷和抗冻等物理性质。进行室内小梁弯拉疲劳试验，对疲劳试验数据进行分析，得出多孔混凝土不同失效概率下两种形式的双对数疲劳方程，利用疲劳方程，将其疲劳性能与常用半刚性基层材料和水泥混凝土进行比较，还得出了多孔混凝土作为水泥混凝土路面下面层荷载应力计算的疲劳应力系数，和作为沥青路面基层层底弯拉应力验算的抗拉强度结构系数。 对于多孔混凝土基层水泥混凝土路面结构设计，提出了组合设计的具体要求。从分析路面温度场入手，研究了多孔混凝土基层的温度翘曲应力和温度胀缩应力，据此分析了多孔混凝土基层接缝的设置依据和缝间距离。最后综合路面排水分析和应力分析与结构计算两部分内容，提出多孔混凝土基层水泥混凝土路面的结构设计方法。
刘伟[4]2003年在《贫混凝土基层混凝土路面结构设计研究》文中研究说明贫混凝土基层混凝土路面是一种适用于承受重、超重交通的路面结构，由于其种种优点，具有很大的发展潜力。为了推广应用，深入研究其力学特性和结构设计方法。 本文通过疲劳试验对贫混凝土的抗疲劳特性进行了研究，表明贫混凝土具有比常用的半刚性基层材料更加优良的疲劳性能。并提出了贫混凝土两种形式的疲劳方程，据此推导了混凝土路面结构贫混凝土基层的疲劳应力系数和沥青路面结构贫混凝土基层的抗弯拉强度结构系数。 对贫混凝土基层混凝土路面现有结构设计方法的应力计算进行了分析，发现等刚度法用于双层板路面的荷载应力计算是可行的，但用于温度应力计算会引起较大的误差。 利用叁维有限元方法对贫混凝土基层混凝土路面进行了荷载应力和温度应力的大量计算，通过回归，得出了贫混凝土基层混凝土路面荷载应力及温度应力实用计算公式。针对规范中轴载换算存在的问题，分别根据面层和基层的荷载应力公式和疲劳方程，提出轴载换算公式以及疲劳应力系数。 论文还提出了贫混凝土基层混凝土路面的概率型结构设计方法。
余四新[5]2009年在《设层间功能层的水泥混凝土路面基层应力分析与结构设计》文中研究指明在水泥混凝土路面面层和基层之间设置沥青混凝土功能层,可起到显着改善面层和基层之间接触状况、减小车辆荷载冲击作用、提高基层表面抗冲刷能力、消除面层与基层之间过渡层破坏等作用。分析设置层间功能层水泥混凝土路面结构的力学响应,重点针对不同基层类型提出其结构设计方法,对于提高水泥混凝土路面使用性能、延长其使用寿命具有重要理论意义。论文分析了水泥混凝土路面面层与基层的接触状态及破坏过程,采用层间接触模型对不同层间处治措施下的路面结构进行了叁维有限元分析,得出不同层间处治措施对路面结构荷载应力的影响较大。功能层的设置使面层荷载应力略有增大,基层荷载应力略有减小。根据均匀设计法安排路面结构荷载应力各影响因素的组合,对不同参数组合下路面结构的荷载应力进行了大量计算,通过回归分析,得出了设层间功能层水泥混凝土路面半刚性基层和刚性基层的荷载应力实用计算公式。根据基层的荷载应力公式和疲劳方程,分别推导出了半刚性基层和刚性基层的轴载换算公式以及荷载疲劳应力系数。对设层间功能层的水泥混凝土路面结构温度应力进行叁维有限元计算,分析了面层长度、面层厚度、温度梯度、基层厚度等参数的影响规律,并分析了不同层间处治措施下路面结构的胀缩应力和温度翘曲应力,得出不同层间处治措施对混凝土面层胀缩应力影响较大,对翘曲应力影响不明显。通过对设功能层与否时路面结构温度应力的对比分析得出设沥青混凝土功能层后面层温度应力大大减小,基层温度应力略有减小。基于上述研究成果,提出了设层间功能层的水泥混凝土路面半刚性基层和刚性基层的概率型厚度确定方法。
孙家伟[6]2001年在《贫混凝土基层混凝土路面研究》文中认为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。
曾俊标[7]2014年在《山区高速公路水泥混凝土路面早期断裂成因分析及防治技术研究》文中认为从目前我国水泥混凝土路面的使用状况来看，路面板的早期开裂及断板破坏是最为普遍和受关注的问题。引起路面板早期破坏的原因是综合性的，主要包括路面结构设计、材料选择、施工技术、外界环境荷载、工程地质等方面的影响因素。在不同气候分区、不同地质及水文条件下，引起水泥混凝土路面早期病害的最直接因素是不同的。目前，国内外已有大量水泥混凝土路面损伤及断裂特性的研究成果，但有关路面早期开裂的力学分析工作还比较少，有必要进一步加强这方面的研究工作。论文以广东QL高速公路为依托工程，在对路面使用状况进行调查分析的基础上，采取有限元模型计算的方法，从力学性能角度对路面面层早期断裂原因进行分析，并对路面断裂板进行了处治及效果评估。论文取得的研究成果如下：1．对依托工程水泥混凝土路面的建设及使用状况进行调查和分析，得出车车辆荷载、温度荷载和面板接缝传荷能力差是路面断裂产生的主要影响因素。2．采用有限元数值分析方法，分析车辆荷载应力及温度应力对水泥混凝土路面受力的影响，得出车辆荷载应力及温度应力的耦合作用是水泥混凝土路面断裂的最重要原因。3．采用有限元数值分析方法，计算了路面结构隔离层对水泥面板受力的影响，结果表明，设置蜡制养护剂隔离层，减小了面层与基层间的摩擦作用，不利于板底拉应力的控制。4．采用有限元数值分析方法，分析得出：车辆和温度荷载变化对水泥面板的受力影响较大，但对贫混凝土基层结构内部的应力状况影响较小；在车辆荷载及温度荷载综合作用下，路面板的纵向开裂将先于横向开裂。5．采用有限元数值分析方法，对板底脱空状况下的路面结构受力进行计算，结果表明，当板底存在脱空时，在外界荷载作用下，路面板将产生横向及纵向裂缝，但贫混凝土基层结构的应力状况受脱空影响较小，将不会产生开裂。6．结合路面使用状况调查及数值模拟计算分析，提出了依托工程路面裂缝的处治方案，并对裂缝板的处治效果进行了评估。
董开亮[8]2007年在《贫混凝土基层超厚水泥混凝土路面结构研究》文中研究表明水泥混凝土路面是一种长寿命路面，一般设计基准期为20～30年。但实际使用过程中，许多水泥混凝土路面往往5、6年即出现大面积破坏。引起水泥混凝土路面早期破坏的原因很多，而脱空是造成水泥混凝土路面早期断裂的主要原因之一。理论分析表明，增加路面面板厚度是延长路面寿命的一项有效措施。本论文依托实体工程，从理论计算和试验两方面对贫混凝土基层超厚水泥混凝土路面进行研究。应用ANSYS分析了结构参数对超厚水泥混凝土路面荷载应力的影响。考虑层间作用，得出了贫混凝土基层超厚水泥混凝土路面更接近于分离式结构的结论。研究了板底脱空的形成机理和分布形态特征。应用ANSYS分析了脱空和结构各参数对板角应力的影响。通过面板脱空疲劳寿命的计算分析，得知按照《规范》无脱空临界荷位计算的常规厚度路面疲劳寿命与1／2×1.2×1.2m~2板角脱空下计算的超厚面板路面疲劳寿命基本相同。初步探讨了超厚水泥混凝土路面设计思路。应用ANSYS分析了结构各参数对水泥混凝土路面温度应力的影响。计算了超厚水泥混凝土路面的疲劳寿命和耦合应力，表明路面面板厚度的增加对于延长路面疲劳寿命的效果相当显着。提出了适应于E地基模型的接缝传荷能力评定方法。采用ANSYS的梁单元分析了传力杆的布置状况，采用ANSYS的实体单元分析了传力杆与面板混凝土的界面接触应力，结果表明传力杆周边界面混凝土存在应力集中现象，进而引起该部分混凝土的过早破坏。初步提出了使用聚合物混凝土改进传力杆应用性能的措施。进行了贫混凝土的抗压强度试验、弯拉强度试验、弯拉弹性模量试验以及渗透试验。试验表明，贫混凝土的各项力学性能具有良好的相关性，而渗透压力一般在0.6～0.9MPa之间。
赵华[9]2009年在《双层钢筋混凝土路面应力分析与结构设计研究》文中指出双层钢筋混凝土路面是在面层板内配置上下两层纵向和横向钢筋,以防止可能产生的裂缝缝隙张开的一种设接缝混凝土路面结构。该结构具有耐久性好,养护费用少,综合成本低,适用重载交通等显着优点。论文在山西省混凝土路面使用状况调查与分析的基础上,进行双层钢筋混凝土路面荷载及温度等应力分析,结合特重交通的要求,对路面配筋进行优化设计。此外,结合试验路实体工程,解决钢筋混凝土路面施工的关键技术。论文将双层钢筋混凝土路面中混凝土和钢筋进行分离式建模,运用ANSYS有限元软件分析钢筋混凝土路面的荷载应力。通过计算,得到双层钢筋混凝土路面的临界荷位,分析了面板平面尺寸、配筋率、配筋位置、模量等参数对板底应力的影响规律。对设置与未设置层间功能层的路面结构在车辆荷载作用下的应力进行了对比分析,体现出层间功能层的弹性缓冲和应力吸收等作用。研究了板底脱空的形成机理和分布形态特征,分析了脱空和各结构参数对板角应力的影响。建立了双层钢筋混凝土路面温度应力的计算模型与应力平衡微分方程,并求得在降温、干缩和翘曲变形条件下混凝土和钢筋的应力和位移计算公式。分析了配筋率、材料线膨胀系数、温度梯度等参数变化对混凝土和钢筋应力与位移的影响规律,对双层钢筋混凝土路面结构进行配筋优化设计计算。对基于层间功能层的双层钢筋混凝土路面结构进行协调设计,主要包括板厚设计、平面设计、接缝设计和配筋设计。根据论文研究成果,设计出双层钢筋混凝土试验路路面结构,结合试验路实体工程的铺筑,探寻其科学的施工技术。
赵晓晴[10]2005年在《高速公路长寿命路面典型结构技术研究》文中研究说明本文参考国内外对长寿命路面的定义,提出目前实现长寿命路面的可行途径是采用复合式路面。借鉴国内外对复合式路面的研究现状,针对复合式路面的一种典型结构——PCC+AC进行深入研究。本文以对RCC+AC复合式路面的现有研究为主要参考,对PCC+AC复合式路面层间剪应力进行研究,说明设置应力夹层的重要性和必要性。对PCC+AC复合式路面中PCC板板底最大弯拉应力和温度应力进行计算分析,分析PCC+AC复合式路面PCC板板底最大弯拉应力和温度应力随影响因素的变化规律。并在此计算结果基础上提出一个极限寿命预估模型,计算分析敏感性因素对极限寿命预估的影响。以此模型为基础,计算了超载对路面寿命的重大负面影响。并分析黑色垫层的作用,通过计算得出黑色垫层所受应力较小,不会对垫层造成破坏。本文较系统的研究了长寿命路面典型结构——PCC+AC复合式路面,对长寿命路面在河南以及全国的推广具有一定的参考作用。
参考文献：
[1]. 基于刚性基层的耐久性沥青路面结构研究[D]. 马庆雷. 长安大学. 2006
[2]. 湿热地区水泥混凝土路面基层性能评价与路面结构协调设计[D]. 廉向东. 长安大学. 2012
[3]. 多孔混凝土排水基层研究[D]. 郑木莲. 长安大学. 2004
[4]. 贫混凝土基层混凝土路面结构设计研究[D]. 刘伟. 长安大学. 2003
[5]. 设层间功能层的水泥混凝土路面基层应力分析与结构设计[D]. 余四新. 长安大学. 2009
[6]. 贫混凝土基层混凝土路面研究[D]. 孙家伟. 长安大学. 2001
[7]. 山区高速公路水泥混凝土路面早期断裂成因分析及防治技术研究[D]. 曾俊标. 长安大学. 2014
[8]. 贫混凝土基层超厚水泥混凝土路面结构研究[D]. 董开亮. 广西大学. 2007
[9]. 双层钢筋混凝土路面应力分析与结构设计研究[D]. 赵华. 长安大学. 2009
[10]. 高速公路长寿命路面典型结构技术研究[D]. 赵晓晴. 长安大学. 2005
标签：公路与水路运输论文; 贫混凝土论文; 沥青路面论文; 水泥混凝土路面论文; 疲劳寿命论文; 路面基层论文; 疲劳断裂论文; 应力集中论文; 应力状态论文; 疲劳极限论文; 钢筋混凝土论文; 荷载组合论文; 水泥强度论文;