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福建省重载交通水泥混凝土路面结构研究

项目名称：	福建省重载交通水泥混凝土路面结构研究
摘要：	水泥混凝土路面是福建省干线公路广泛采用的路面结构形式，截至2006年底福建省公路通车里程为86560公里，其中水泥混凝土路面里程已达39646.530公里，占到总里程了45.8％，而且随着近年来农村路网改造和各地路面改建加铺工程的建设，福建省的水泥混凝土路面将进一步飞速发展，路面的新建、改建、养护等工作将进一步加大。但也应该看到，随着经济发展，福建省公路交通日益重型化，以往路面病害严重，成因综合复杂，区域特征明显，在这样的情势下，及时总结福建省水泥混凝土路面建设和养护中的经验、查找原因、进行相关科学研究，探索新结构、新的设计方法，突出区域特征，及时修整改善福建省后续的水泥混凝土路面设计、施工和养护工作，使用福建省重载交通水泥混凝土路面新结构，无疑对于进一步适应福建省21世纪现代交通的挑战，进一步全面提高福建省水泥混凝土路面建养的水平，具有重要的理论和工程实践意义。福建省水泥混凝土路面具有自身的区域特点：“高温”、“多雨”、“重载交通”、“路基填挖量大”，这些都是不利于水泥混凝土路面建设的重要影响因素，本项目研究以“重载交通”为切入点，兼顾其他因素，通过现场普查、理论分析、室内试验、现场测试、典型试验路修筑和评价等多种现代先进的技术手段、综合方法，对福建省的水泥混凝土路面相关关键技术问题进行了系统研究，具体工作如下。 1）福建省省水泥混凝土路面病害普查；通过重点走访福建省319国道、316国道、324国道等到重载交通下病害严重的路段，并结合2006年福建省国省赶干线公路水泥混凝土路面病害情况调查，对福建省各地水泥混凝土路面况与病害特点进行了分析。并依据理论研究和现场试验进行了福建省水泥混凝土路面典型病害与成因分析；研究发现非结构设计控制的病害占到很大比例。 2)福建省重载交通特性调查分析；通过交通量连续监测、轴载现场测重、测速测试和取得统计分析光测站资料等方法，对福州、南平、龙岩等重载交通路段交通特征进行了研究，分析了交通量和车型分布、轴载分布和车速分布，依据国内货车车轴型尺寸，测试货车不同轴重下的前轴和后轴轮胎接地面积，提出了搬弄是重载标准和描述数学模型。 3）重载交通下福建省水泥混凝土路面结构力学反应分析与疲劳特性研究；以福建省重载交通水泥混凝土路面结构与重载交通特性为研究实体，结合福建省的区域性特点，采用三维有限元程序EverFE计算重载交通对路面的影响，并进而讨论各因素对路面结构受力的影响，分析了各因素对路面的疲劳特性的影响。 4）重载交通动力荷载下水泥混凝土路面结构的动力学现场实验与动力反应分析；以试验路为依托，通过在混凝土板中埋入应变传感器，获得行驶车辆荷载作用下板内测量应变，研究了实际重型车辆荷载作用下水泥混凝土路面板内的应变状态，和动态车辆荷载用下的路面板内的力学响应特性，研究发现，当车辆经过时，面板整体处于拉压交替循环状态下，这对于水泥混凝土材料来说是很不利的。重载交通轴型轴重加剧车辆荷载对水泥混凝土路面板受力的不利影响。车辆速度及对水泥混凝土动应变形态影响不大。 5)基于前面研究提出了福建省重载交通水泥混凝土路面结构组合原则，和重载交通水泥混凝土路面设计：提出了福建省不同路面结构的不同不利荷位的轴载换算公式；和基于轴载换算的福建省不同路面结构交互式设计方法；推荐了适用于福建省重载交通路段的水泥混凝土路面典型结构； 6）福建省新型典型路面结构的试验路铺筑与对比评价研究；依据结合以上研究，分别在南平、福州3个试验段，拟定了11种不同的路面结构断面型式，进行现场铺筑（总计5.1km），研究路面适应性能、材料配合比、施工工艺、抗重载受力特点等。试验路中采用的新型结构和材料有，多孔隙排水混凝土基层、碾压混凝土基层、贫混凝土基层、沥青隔离层新型界面结构、混杂纤维混凝土面层、掺抗折剂高性能混凝土面层、5.5m板宽面板新旧路基结合改良措施、冲击压实破碎、普通破碎、置换板垫层路面，24.26cm面板对比等。 7)并通过现场试验和室内理论研究，重点针对4.5m与5.5m板宽路面结构性能对比研究；研究表明采用5.5m板块将存在过早出现纵缝的风险；基于以上工作，总结了福建省以往水泥混凝土路面的建设经验，研究了福建省重载交通水泥混凝土路面的工作特性，探讨了各种新型路面结构在福建省的适用性，提出了更完善的路面结构和设计方法，为福建省下一阶段的水泥混凝土路面建设和发展提供了重要的理论和实践基础。课题组系统地开展了福建省重载交通水泥混凝土路面结构的理论计算研究，并把研究成果应用于工程实践之中，项目的研究具有系统性和创新性，研究成果达到了国际先进水平，推广和应用该项目的研究成果将会产生显著的社会效益和经济效益。
关键词：	水泥混凝土路面结构；重载交通；结构研究；水泥混凝土路面板；混杂纤维混凝土；公路水泥混凝土路面；车辆荷载；病害；动力反应分析；高性能混凝土
项目负责人：	杨肩宇、胡昌斌
参与人员：	杨肩宇、胡昌斌、林昌晶、阙云、彭旭青、陈锦峰、邹雪英、杨建军、曾惠珍、张涛、孙晓亮
组织单位：	福建省交通厅、福建省公路管理局
主持或承担单位：	福州大学土木工程学院
项目类别：	地方交通科技项目
起止年限：	2005-6-1～2006-10-1
立项年份：	2005