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原文传递重载交通下混凝土路面板接缝破坏机理及处置方法研究

论文题名：	重载交通下混凝土路面板接缝破坏机理及处置方法研究
关键词：	混凝土路面;接缝破坏机理;养护工艺;重载交通
摘要：	国外将重载路面称为“重负载路面”，是指所有洲际公路以及日平均交通量达到20000辆以上或日18kip当量标准轴次大于1000的公路。重载路面的主要特征表现为:①轴载作用次数多;②车轴荷载越来越重;③轮胎与路面接触应力显著增大，且空间分布不均匀。但对于重载路面还没有明确的界定，中国也没有专门的重载路面设计规范。　　大量调查发现，重载混凝土路面早期病害频繁，接缝破坏是其主要病害之一。错台、唧泥、板角断裂、接缝碎裂等接缝破坏影响行车舒适性，严重时将导致路面断裂、降低路面使用寿命，危及道路安全。本文分析了重载混凝土路面的交通特性，并根据不同的轴载谱设计出四种路面结构，建立了三维有限元模型。对层间三种破坏形式导致重载混凝土路面接缝破坏的发展过程进行分析，研究了重荷载导致接缝破坏的机理和接缝处置方法。主要研究内容如下: 　　(1)通过查阅文献资料，分析总结了重载路面与普通轴载路面的区别，讨论了重载路面的疲劳方程和轴载换算公式。建立起不同重车比例的轴载谱，分析了四种不同设计轴载的路面结构。分析认为，按疲劳应力作为控制指标的路面设计方法适用于重载混凝土路面，重载混凝土路面的破坏不是单纯的设计控制指标不足引起的，需要迸一步分析重载混凝土路面在较高荷载应力状态下破坏的演变过程和机理。　　(2)建立了四边自由的重载混凝土路面有限元模型，分析了有限元解的可靠性和不同轴载对重载混凝土路面设计参数的影响。认为重轴载作用下的面层板底和基层板底承受的弯拉应力比普通轴载大很多，轴载变化对重载混凝土路面的荷载应力影响最大，对荷载疲劳应力影响最小。　　(3)分析了传力杆和正负温度梯度对传力杆的传荷能力和重载混凝土路面的影响。认为增大传力杆直径不能提高传荷系数，加密传力杆在一定程度上可以降低受荷板挠度，但对提高传荷系数作用不明显;传力杆安装时应尽量避免出现竖向偏转，并进行破检试验，保证传力杆在混凝土中的位置;正温度梯度引起路面板向上拱起，容易造成基层板对面层板的不均匀支承和脱空的情况;负温度梯度引起路面板向下凹，容易造成板角碎裂的情况。　　(4)分析了层间结合程度对重载混凝土路面的影响，并从路面割缝、层间支承弱化、板底脱空、基层完全开裂四个阶段分析了接缝破坏的发展过程。认为层间三种破坏形式是导致重载混凝土路面接缝破坏产生的重要原因。第一种和第三种破坏形式导致层间不均匀支承和板底脱空，引起板角断裂、接缝碎裂等病害;第二种破坏形式导致基层完全开裂，造成路面支承急剧恶化，引起错台、唧泥等病害的发生。　　(5)分析了由重交通荷载导致的唧泥、错台、接缝碎裂和板角断裂等接缝破坏类型并提出了相应的处置建议:①在道路设计前期应重视轴载谱调查，确定合理的设计轴载;②进行路面结构设计时，选用耐冲刷的基层材料，重视路面内部排水设计、对接缝和传力杆进行专门设计;③设置隔离层改善层间结合状态;④加强对路面的预防性养护，科学评估路面使用性能，并进行及时、恰当的养护和维修。
作者：	张涛
专业：	交通运输工程
导师：	杨庆国
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文