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沙漠区沥青混凝土路面横向隆起成因及力学分析
| 论文题名： | 沙漠区沥青混凝土路面横向隆起成因及力学分析 |
| 关键词： | 沥青混凝土路面;横向隆起;盐胀作用;热胀作用;结构应力;温度场 |
| 摘要： | 地处沙漠区的阿拉善盟额济纳旗境内部分公路出现的横向隆起病害，沿路线间断分布、不易根除，表现出异于其他常见道路病害的特征，严重影响道路正常功能的行使。探究病害的成因及其影响下路面结构的力学响应，对该地区的公路建设、病害防治具备重要的实践意义和参考价值。通过实地调研、取样结合室内试验分析的方法对病害成因进行分析。在明确病害成因的基础上，利用相关力学理论建立路面横向隆起病害实体的力学模型，以分析路面结构内部的受力及其破坏形式。之后利用有限元软件Abaqus建立了路面横向隆起实体的仿真模型，分析了不同盐胀发展阶段路面各结构层的厚度、弹性模量对路面结构受力的影响及其参数敏感性。最后，为了解温度引起的路面结构纵向压力的大小，完善热胀作用下路面隆起的力学模型，利用传热学理论建立了路面结构一维非稳态层状体系传热模型，以对路面结构温度场的分布做有效预测。主要研究结论如下： （1）通过对病害特征、病害所在地区的环境、气候条件的调查及病害路段不同深度土体成分的取样分析，结合基层材料热膨胀性能的试验研究，阐明额济纳地区路面横向隆起病害主要由路基盐胀作用和基层的热胀作用引起。 （2）由所建路面结构热胀隆起力学模型可知，当温度引起的路面结构纵向压力大于其失稳临界压力，路面结构将发生失稳破坏。通过所建路面结构盐胀隆起力学模型推导了路面结构的挠度公式，进一步可计算得到路面结构在弹性阶段所能承受的最大挠度。 （3）由对病害实体结构的有限元分析可知，盐胀作用下路面结构的受力与盐胀作用大小及其区域分布宽度呈正相关，路面结构最大应力总是出现在隆起区域中央位置；基层应力要大于面层应力，即基层将先于面层发生破坏；基层厚度对路面结构受力的影响要明显高于面层厚度、模量及基层模量对路面结构受力的影响。 （4）利用传热学理论，建立了路面结构层状体系一维非稳态传热模型，推导得出了路面结构温度场的分布公式以预测路面结构内部温度分布。 |
| 作者： | 张海龙 |
| 专业： | 环境科学与工程 |
| 导师： | 张宏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 内蒙古大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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