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原文传递预裂缝技术防止水泥稳定类基层沥青路面反射裂缝的研究

论文题名：	预裂缝技术防止水泥稳定类基层沥青路面反射裂缝的研究
关键词：	预裂缝;水泥稳定类基层;基层沥青路面;水泥稳定碎石基层;半刚性基层材料;数字图像相关技术;收缩开裂;反射裂缝;收缩变形;强度;抗裂性能;使用寿命;裂缝处理;早期损坏;影响因素;水泥剂量;试件;施工工艺;设计方法;疲劳寿命
摘要：	随着经济的高速发展和交通量的日益增加，沥青路面的早期损坏现象不断涌现，路面的实际使用寿命低于设计寿命，这对道路建设提出了越来越高的技术要求，除了要求解决现有道路中存在的早期损害等问题外，也提出了诸如长寿命路面等新的设计方法来提高道路使用的经济效益和社会效益，这就要求基层具有更长的疲劳寿命；同时，我国超载现象严重，要求基层具有较高的强度以满足承载力的要求。较高强度的基层尽管承载力高、疲劳寿命长，但是往往收缩开裂严重，容易引起反射裂缝，降低路面的使用寿命，两者相互矛盾，因此有必要研究如何在基层强度提高的同时，减少收缩开裂，本文尝试采用预裂缝技术来缓解强度和收缩开裂之间的矛盾，来达到延长基层使用寿命目的。　　本文研究的主要目的：在寻求强度和抗裂性能俱佳的混合料级配和设计方法的基础上，对国外已经成功应用于实际工程的预裂缝技术进行系统的分析和研究，以满足我国目前交通要求半刚性基层强度提高，收缩减小的需求。论文的主要工作和创新成果如下：　　 1、通过对国内主要高速公路汇总的半刚性基层沥青路面早期损坏形式以及广东省高速公路主要病害的调查分析表明：半刚性基层沥青路面结构的水损坏、车辙和开裂情况是最普遍的破坏形式，而且车辙、水损坏与路面开裂都与半刚性基层的反射裂缝有很大的关系。　　 2、对半刚性基层材料干缩和温缩的微观机理进行了分析，推导了计算干缩应力和温缩应力的表达式，并建立了相应的收缩开裂模型，讨论了基层模量对裂缝间距和宽度的影响，然后采用断裂力学理论和有限元对基层的收缩开裂规律及影响因素进行了研究。　　 3、采用简单的力学模型对反射裂缝在交通荷载和温度荷载作用下的扩展机理进行了分析，然后采用断裂力学理论分别对在交通荷载和温度荷载作用下，反射裂缝尖端的应力强度因子的扩展规律和影响因素进行了分析，指出面层厚度和基层模量是防治反射裂缝的关键内因。　　 4、对目前半刚性基层收缩变形测量方法的优点和存在的问题进行了总结分析，结合半刚性基层材料收缩变形方面的特点，借鉴数字图像相关技术（DICM）在其他小变形领域成功的研究经验，提出了采用数字图像相关技术对水泥稳定碎石的收缩变形进行测量的方法，并根据实际例子阐述了数字图像相关技术测量的原理，最后采用数字图像法和支架法对水泥稳定碎石的早期收缩变形进行了测量，并进行了对比分析；通过采用数字图像相关技术对未采取预裂缝处理的试件和预裂缝处理过的试件收缩变形场的对比研究，解释了预裂缝技术减少了干缩和温缩的原因。　　 5、对水泥稳定碎石的强度形成机理进行了分析，接着基于能量的观点对预裂缝技术的机理进行了分析，并采用CZM单元对收缩开裂进行了模拟，基于能量的观点对裂缝的最佳分布模式进行了评价，然后对水泥稳定碎石的抗裂性指标进行了研究，以拉应力为破坏标准，提出了评价水泥稳定碎石相对抗裂能力大小的指标；接着分析了试件成型方法、<0．075mm颗粒含量、水泥剂量和级配类型对水泥稳定碎石强度和抗裂性能的影响；然后对不同水泥剂量的骨架密实型水泥稳定碎石进行室内预裂缝模拟试验，并对经预裂缝处理后试件的强度和抗裂性能进行了评价和分析。　　 6、对抗裂性水泥稳定碎石的设计流程进行了介绍，接着对水泥稳定碎石基层铺筑的施工工艺进行了描述，然后对采用土壤刚度仪进行预裂缝施工工艺控制的方法进行了研究，最后对预裂缝技术的经济性做了评价。
作者：	刘敬辉
专业：	结构工程
导师：	王端宜
授予学位：	博士
授予学位单位：	华南理工大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文