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原文传递城市道路检查井井周路面破坏机理及处治技术

论文题名：	城市道路检查井井周路面破坏机理及处治技术
关键词：	道路工程;检查井;井周路面;行车舒适性;冲击荷载;破坏机理;处治技术
摘要：	随着城市现代化建设的推进，地下管线的布设日益密集，为便于管线检修，需在城市管网系统中布置检查井，但由于管道的布置、道路宽度等因素的制约，相当数量的检查井被设置在城市主干道、次干道和支路的范围内。目前国内大多数检查井都是砖砌结构，少数为水泥混凝土结构，而检查井周围路面（简称“井周路面”）多为沥青混凝土路面，使检查井的结构及材料与井周路面不同，破坏了道路完整性。检查井及其周围的路面经受车辆荷载的影响，容易出现沉降、开裂、剥落等问题，严重影响车辆行驶的舒适性和安全性。因此，分析车辆经过检查井及井周路面时驾驶员行车舒适性和车辆的荷载动态特性，并研究车辆荷载作用下井周路面的力学响应和疲劳特性，揭示井周路面破坏机理，提出更适用于井周路面的处治技术，具有十分重要的社会意义和工程价值。　　为分析驾驶员行车舒适性，在车辆经过检查井及井周路面时，基于井周路面病害状况调查及平整度特性分析，建立人-车-井盖耦合振动模型，分析车辆经过检查井及井周路面时驾驶员行车舒适性及影响因素，并通过加速度现场测试试验进行验证，提出一种确定检查井及井周路面维修标准的方法。结果表明:井周路面病害半径主要分布在0.5m～0.7m,井周路面行驶质量远远低于一般路面;驾驶员加速度在车辆经过井盖时达到最大，行车舒适性评价为“非常不舒适”;各因素对行车舒适性影响程度由大到小排序为:坡度变化率＞井周路面病害造成的高差＞井盖沉陷＞行车速度＞轮胎阻尼系数＞轮胎刚度系数＞悬架刚度系数＞悬架阻尼系数＞井盖刚度系数;现场测试结果与理论计算结果相比，误差均在合理范围内;通过分析驾驶员行车舒适性，提出检查井及井周路面维修标准的确定方法。　　为分析车辆经过检查井及井周路面时的车辆荷载动态特性，在探究驾驶员行车舒适性时，研究车辆荷载冲击系数随时间的变化规律及影响因素。研究表明:在检查井及井周路面平整度激励作用下，车辆由井周路面驶入正常路面时车辆荷载冲击系数达到最大值，此时车辆荷载为静载的1.35倍;各因素对车辆荷载动态特性影响程度，从大到小排序为:井周路面病害导致的高差＞检查井沉陷量＞坡度变化率＞行车速度＞井盖刚度系数。　　为揭示井周路面破坏机理，采用ABAQUS计算静载和车辆冲击荷载作用下井周路面力学响应，分析车辆冲击荷载作用下井周路面疲劳特性及影响因素，揭示井周路面破坏机理。研究表明:静载作用于井周路面和井盖时，路面结构的拉应力、压应力及剪应力分别相差84.85％、725.00％、208.00％;车辆经过检查井及井周路面时，井周路面经受较大的拉、压及剪应力和拉、压交变应力的综合作用;动态冲击荷载作用下井周路面拉应力、压应力、水平应变及垂直应变，比静载作用下小13.19％、15.85％、70.56％及89.65％,剪应力比静载时大8.75％,可见拉应力、压应力、剪应力相差并不大，而垂直应变和水平应变相差较大;各影响因素中，行车速度、坡度变化率、面层压实度、底基层压实度及路基压实度对面层疲劳寿命均有显著影响。　　最后，为提出更适用于井周路面养护的处治技术，根据井周路面力学分析和破坏机理，分析井周路面病害成因，总结和改善井周路面常用处治技术，提出更适用于井周路面维修和养护的新结构、新设备、新工艺。研究表明:检查井及井周路面发生沉陷变形是多个因素综合作用的结果，主要是检查井自身材料及结构构造存在问题、施工技术的欠缺、地基承载力不足、井周回填土不符合要求等;根据检查井及井周路面病害成因与破坏机理研究，提出了两种井周路面病害处治措施:一是新型井周路面结构;二是井周路面快速养护设备与方法。
作者：	王鑫均
专业：	道路交通运输
导师：	赵全满;徐琨
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东建筑大学
学位年度：	2023