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玄武岩纤维土工格栅加筋半刚性基层结构设计方法研究
| 论文题名： | 玄武岩纤维土工格栅加筋半刚性基层结构设计方法研究 |
| 关键词： | 半刚性基层沥青路面;玄武岩纤维土工格栅加筋;有限元;结构设计;现场试验 |
| 摘要： | 在半刚性基层沥青路面的长期使用过程中，其频繁产生的早期病害问题引起了广泛关注。在早期破坏的病害类型中，裂缝已成为影响其路用性能的主要病害，而其中又以横向裂缝为主。随着研究的深入，发现半刚性基层首先在车辆荷载和不利季节温度的作用下出现开裂，而后裂缝不断反射至路表是造成这种现象出现的主要原因。为了解决这一问题，结合国内外的研究现状和工程实践，本文提出用玄武岩纤维土工格栅加筋半刚性基层的措施来提升半刚性基层的力学性能和抗裂性能。 本文首先对河北省赤城县地区道路进行病害调研，确定该地区的主要病害类型为横向反射裂缝，并提出利用玄武岩纤维土工格栅加筋半刚性基层的方法来对半刚性基层的早期开裂进行预防和处治。测试了所选用的土工格栅的物理和力学参数，为后文的有限元模拟和加筋设计时参数的选取提供了依据。 基于有限元法，利用有限元软件建立玄武岩纤维土工格栅加筋半刚性基层沥青路面的计算模型，结合规范中多种力学控制指标，对在标准轴载作用下的模型进行计算分析；接着根据传热学理论和赤城县高低温季节的气象资料，模拟得到赤城县高、低温不利季节代表日的路面结构温度场，然后将此温度场作为温度荷载的边界条件，对模型进行计算分析。计算结果表明，玄武岩纤维土工格栅加筋半刚性基层后可以有效降低路面结构的应力与应变分布，提升其抗裂性能，且半刚性基层内部中间处为最佳加筋层位。 在前文有限元计算分析的基础上，根据当前沥青路面设计规范中存在的不足以及基层破坏的主要原因，新增温度应力为验算指标，并给出相关设计参数，最后结合板厚设计、土工格栅加筋设计等步骤，提出完整的玄武岩纤维土工格栅加筋半刚性基层的结构设计方法。 在延崇高速赤城支线选取代表性路段铺筑玄武岩纤维土工格栅加筋半刚性基层的试验路，得到在不同月份不同气温下的基层顶部与底部的温度和应变数据，分别对测试的温度、应变以及二者之间的联系进行研究。结果表明，在半刚性基层内铺设玄武岩土工格栅后，基层应变得到明显减小，且铺设在基层内部中间处时效果最好，这与前文有限元的计算结果得以相互验证。 |
| 作者： | 孙昕 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 高江平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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