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原文传递复合式路面强加筋防裂夹层结构分析及性能研究

论文题名：	复合式路面强加筋防裂夹层结构分析及性能研究
关键词：	沥青路面;强加筋防裂夹层;镀锌钢丝网;受力状态;抗拉强度
摘要：	相比较传统的刚性路面和柔性路面，AC+PCC刚柔复合式路面结构集合了两者的优点，既能够承载足够的行车荷载又能够提供良好的行车条件。但是这种刚柔复合式路面结构较易产生反射裂缝，这一点极大地限制了这种新型路面结构的推广使用。本文通过理论分析，对复合式路面强加筋防裂夹层结构性能进行研究，探讨强加筋材料的防裂机理，综合评价其防反效能。　　本文运用有限元软件ABAQUS建立设有强加筋防裂夹层的复合式路面结构的三维有限元模型，选取AC+PCC刚柔复合式路面结构AC层层底最大拉应力、最大剪应力以及PCC板板顶最大弯沉差为力学分析指标，研究钢丝网强加筋防裂夹层对AC+PCC刚柔复合式路面结构反射裂缝的防治效果。　　本文选用镀锌钢丝网作为强加筋防裂夹层材料，结合我国现行公路沥青路面设计规范，分析加钢丝网与未加钢丝网、钢丝网置入结构层不同位置时AC层内的应力状态以及镀锌钢丝网防裂夹层在地基模量、荷载大小变化时对AC层受力状态的主要影响规律，探讨镀锌钢丝网防裂夹层对新建AC+PCC刚柔复合式路面结构的防裂机理。　　通过分析得到：　　1）钢丝网防裂夹层越靠近AC+PCC刚柔复合式路面沥青面层层底越能有效地起到防治反射裂缝的作用; 　　2）在初期，提高土基的模量能在很大程度上改善路面结构层的荷载应力，但当土基模量超过一定范围，继续提高土基模量则收效甚微，影响不大; 　　3）虽然基层模量的增加能在一定程度上起到降低结构层应力的作用，但这种效果不太明显，考虑到经济效应不建议通过增大基层模量来降低路面结构荷载应力; 　　4）在超载条件下钢丝网通过自身的高抗拉强度与低延伸率来达到缓解接缝处的应力集中程度与竖向剪切位移的目的，因此有效地抑制了横向张开型、水平剪切型与竖向剪切型反射裂缝的产生和扩展，提升路面结构的使用性和稳定性，延长了路面结构的使用寿命。　　本文通过建立复合式路面结构三维有限元模型分析了温度荷载作用下路面结构的力学响应，并研究了正温度梯度和负温度梯度下AC+PCC复合式路面结构的温度应力。通过对比分析布置钢丝网与未布置钢丝网路面结构的温度应力，可以得到在温度荷载作用下，钢丝网可以凭借自身强大的抗拉伸能力和极强的延伸性起到消散接缝处沥青层层底的应力集中程度，在很大程度上减小AC层层底的最大拉应力和剪应力，从而起到抑制复合式路面水平张开型和竖向剪切型反射裂缝的作用。　　本文对镀锌钢丝网、土工格栅以及土工布加筋的效果进行了分析比较，结果表明对三大分析指标(AC层底最大拉应力σa、最大剪应力τa、PCC板板顶最大弯沉差△l）的影响由大到小排序均为镀锌钢丝网＞土工格栅＞土工布。与未布置任何夹层相比，布置了钢丝网、土工格栅、土工布后路面结构AC层层底最大拉应力σa分别减小了38.78％、11.43％、8.30％，AC层层底最大拉应力σa的减小值分别是土工格栅、土工布的3.39倍、4.67倍;AC层层底最大剪应力τa分别减小了30.01％、7.79％、4.41％，AC层层底最大剪应力τa的减小值分别是土工格栅、土工布的3.85倍、6.80倍;PCC板板顶最大弯沉差△l分别减小了15.02％、3.61％、1.81％，PCC板板顶最大弯沉差△l的减小值分别是土工格栅、土工布的4.16倍、8.30倍。由此可见，钢丝网强加筋防裂夹层防治横向张开型、水平剪切型以及竖向剪切型反射裂缝的能力明显优于土工格栅和土工布。
作者：	卢佳
专业：	交通运输工程
导师：	周刚
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文