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原文传递土工格室加筋水泥混凝土路面的承载特性研究

论文题名：	土工格室加筋水泥混凝土路面的承载特性研究
关键词：	水泥混凝土路面;土工格室;承载特性;抗压强度
摘要：	水泥混凝土因承载力强、刚度大和稳定性好等优点，成为各等级路面的首选路面结构材料。随着我国交通量和超重载车辆的增加，现役水泥混凝土在使用期间因承载能力无法满足当前的交通量需求，导致出现面层断裂、板底脱空、错台、唧泥等破坏现象，使得道路远未达到设计使用寿命要求。因此，为解决因交通量增加导致路面出现病害的难题，有必要寻求一种可增加路面刚度、延长路面使用寿命的解决方案。本文通过将土工格室作为加筋材料，在其内填充水泥混凝土，构成土工格室加筋水泥混凝土结构层并应用于路面结构体系的面层。该结构充分结合了土工格室的侧向限制和抗弯拉性能及混凝土的较高抗压强度性能，较普通的钢筋混凝土成本低廉且施工方便，具有较好的应用前景，但目前对该加筋结构的研究尚处于起步阶段。为此，本文以理论分析和室内试验为研究手段，分别对这种加筋结构的作用机理、力学性能指标和路面承载特性三方面开展全面深入的研究，主要内容如下：　　（1）开展土工格室加筋混凝土路面的作用机理研究。分别对土工格室的作用机理、水泥混凝土的作用机理和土工格室加筋混凝土的相互作用机理进行分析。开展拉拔试验，根据试验结果进行理论分析，提出土工格室加筋混凝土的界面粘结强度计算方法；根据刚度等效原则，基于钢筋混凝土结构设计原理，换算土工格室的受拉面积，推导土工格室加筋混凝土的受弯承载力计算公式。　　（2）开展土工格室加筋混凝土材料的力学性能试验。以路面面层混凝土配合比设计试验为基础，完成土工格室加筋混凝土材料的配合比设计，并完成抗压强度、劈裂强度、抗弯拉强度等三类试验，探讨了不同层数土工格室、不同龄期（7d和28d）混凝土对土工格室加筋混凝土力学性能的影响规律。结果表明，土工格室加筋水泥混凝土抗压强度、劈裂强度和抗弯拉强度在不同养护龄期下均高于素水泥混凝土，随着加入土工格室层数的增加，其强度呈现先增大后减少的趋势。在相同的抗压强度下，土工格室加筋水泥混凝土的抗折强度要高于素混凝土的抗折强度；在压折比低时，土工格室加筋水泥混凝土的韧性较好，其抗开裂性能要优于普通水泥混凝土。　　（3）开展土工格室加筋混凝土路面模型试验。首先开展了土工格室加筋混凝土板的力学性能试验，设计并浇筑两块有无土工格室的水泥混凝土板，进行受弯对比试验，观察其破坏形态，测定其应力应变，并对比其开裂荷载和极限荷载值，分析土工格室的加筋效果。然后基于模型试验相似条件，在级配碎石基层上浇筑有无土工格室的混凝土路面板，设计并完成两组对比室内静载试验，通过对比分析有无土工格室加筋水泥混凝土路面板荷载-沉降曲线、板底应力-应变曲线以及路基和板底土压力分布规律，分析土工格室加筋混凝土路面的承载性能和变形特征。结果表明，土工格室加筋混凝土板具有较好的延性特征，同等荷载下其挠度更小，且板底开裂后尚能进一步承载；土工格室加筋混凝土路面板的均化荷载能力更强，板底应力分布更均匀；土工格室加筋可有效提高水泥混凝土路面板的承载能力，减少路面板的总沉降和不均匀沉降。
作者：	胡志勇
专业：	土木工程
导师：	马缤辉;马明磊
授予学位：	硕士
授予学位单位：	湖南科技大学
学位年度：	2021