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原文传递旧PCC路面上AC加铺层设计方法的研究

论文题名：	旧PCC路面上AC加铺层设计方法的研究
关键词：	路面;加铺层设计;弯沉差;室内试验;沥青混凝土;土工织物夹层;反射裂缝;玻璃纤维网;模量;加铺层厚度;有限元分析;应力;纤维网格;设计方法;混凝土材料;中梁;试验结果;强度试验;加筋作用;车辙试验
摘要：	旧水泥混凝土(PCC)路面上加铺沥青罩面层(AC)，包含刚柔两种结构形式，而且再采用土工织物夹层防治/延缓反射裂缝，形成了复杂的复合结构。对于这种结构，目前还没有一个成熟的研究模型，继续开展旧PCC路面上加罩AC面层的反射裂缝和防治反射裂缝的加铺层设计方法这方面的研究，不仅是必要的，而且具有实用价值。本文首先借助有限元软件ANSYS对旧PCC路面上AC加铺层的复合式路面结构进行力学分析，包括夹层的效果、加铺层厚度和加铺层模量的影响。有限元分析表明：(1)夹层的效果取决于夹层的模量，夹层模量要大于500 MPa才能减小加铺层底部的各个应力分量，模量太低的夹层效果较差。通常说来，玻璃纤维网格夹层的效果要比土工布的好。加铺层中部的夹层对加铺层底部的内力影响很小，但它能减小加铺层顶部的弯沉，因此，同时在加铺层底部和中部铺设夹层，能减小整体弯沉，提高结构抗车辙的能力。(2)加铺层的厚度对加铺层中的应力影响很大，等效应力和最大剪应力随加铺层厚度的增加而减小，减小的幅值约为 4.7～6.2％/cm，平均值为5.4 ％/cm。加铺层厚度减小加铺层底面弯沉差的平均效果为5.3％/ cm，即，加铺层每增加1cm厚度可以减少加铺层底面弯沉差5％左右。(3)加铺层的模量同样影响加铺层中的应力。加铺层的模量提高，应力也随之增大，幅度为1.5～4.1％/100MPa，平均增加2.5％/100MPa。加铺层的弯沉和弯沉差随着加铺层模量的增加而减小，加铺层底面弯沉差随加铺层模量的平均变化为3.5％/100 MPa，而且弯沉差减小的幅度比绝对弯沉的大。为了评价土工织物的防反效果，设计了一些室内试验，包括中梁弯拉强度试验、中梁疲劳试验和车辙试验。中梁弯拉强度试验表明，土工织物对沥青混凝土材料有加筋作用。尽管试验结果和有限元中梁强度分析结果不完全一致，但是玻璃纤维网格夹层材料由于其高模量小变形的优良性质，在两种分析中都表现出对沥青混凝土的加筋作用，底部使用玻璃纤维网格的双层加筋效果也是可以肯定的。车辙试验表明：若要提高沥青混凝土材料的临界应变，似乎土工布的效果比玻璃纤维网格的要好。试验路研究和实体工程分析表明：浦东南路旧路改建工程加铺层效果较好，至今已二年半左右，未见反射裂缝出现。路面接缝处的弯沉与弯沉差的实测值与理论计算值基本一致。最后，在以上的理论分析和室内试验结果基础上，本文对各种加铺层设计方法进行比较分析之后，结合试验路观测结果，提出了一种考虑反射裂缝的旧PCC路面上AC加铺层设计方法，并对该设计方法的进一步完善提出了设想。关键词：旧PCC路面，沥青混凝土，反射裂缝，土工织物，加铺层设计，有限元分析
作者：	李淑明
专业：	道路与铁道工程
导师：	许志鸿
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学道路与交通工程系
学位年度：	2002
正文语种：	中文