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超薄水泥混凝土路面结构优化与数值分析研究
| 论文题名： | 超薄水泥混凝土路面结构优化与数值分析研究 |
| 关键词： | 超薄水泥混凝土路面;旧沥青层;数值模拟;弯拉应力分析;结构优化 |
| 摘要： | 在旧沥青路面上加铺超薄水泥混凝土路面（Ultra-thin Whitetopping，简称UTW）是一种新型的路面修复技术。近年来，国外研究者对其进行了大量的研究，得出了一些较为可喜的研究成果，而在国内，现有的路面规范对UTW路面尚处于空白状态，没有成熟的设计方法和施工技术，严重阻碍了此项技术的推广。 本文根据我国超薄水泥混凝土路面加铺技术现状及旧沥青路结构现状，采用弹性半空间地基上有限尺寸四边自由板理论，利用ABAQUS有限元软件，建立UTW路面计算模型，对超薄水泥混凝土路面作进一步研究。研究的内容主要表现在以下几个方面：（1）对不同平面尺寸的超薄水泥混凝土路面板进行应力计算，总结出不同平面尺寸对UTW路面的影响规律，确定了最佳平面尺寸大小。（2）对不同厚度的超薄水泥混凝土路面进行应力计算，分析面板厚度对UTW路面的影响，确定了最合理的厚度。（3）对板中部、板角隅、板纵缝边缘中部三种位置进行加载，分板底连续和板底脱空两种情况，对比弯拉应力的大小，确定了不同情况下的最不利荷位。（4）通过对轮迹带的分析，确定轮迹频率峰值位置；将荷载作用在轮迹频率峰值位置，分析不同平面尺寸和厚度的面板弯拉应力值变化规律，进一步确立了合适的面板平面尺寸和厚度。（5）对UTW路面进行温度应力分析，确定其变化规律；将弯拉应力疲劳值与温度应力疲劳值叠加，将叠加值与混凝土抗弯拉强度进行对比，得出满足道路使用要求的尺寸和厚度。（6）分析沥青层厚度对UTW路面的影响，论证我国现有的沥青层厚度能够满足UTW路面的使用要求；对反射裂缝进行分析，总结得出反射裂缝发生的规律；分析沥青弹性模量大小对UTW路面的影响，得出其变化规律。 通过有限元数据分析，主要得出以下重要结论：（1）UTW路面平面尺寸为1.8m×1.8m时，最为合理，施工也较为方便。（2）通过分析不同厚度的UTW路面板，得出9~10cm的厚UTW路面板是较为经济合理的。（3）沥青层和混凝土面层之间的粘结力对UTW路面的使用性能起到决定作用，板底脱空时的弯拉应力要远大于板底连续的弯拉应力。层间连续时，最不利荷位为板纵缝边缘中部；当板底有脱空现象时，最不利荷位为板角隅。（4）温度应力对UTW路面的使用性能起到一定作用，不能够忽略，和荷载应力共同对UTW作用。（5）随沥青层厚度逐渐增加，板底弯拉应力是逐渐减小的。并且我国现有的沥青层厚度能满足UTW路面的使用要求。随沥青弹性模量的增加，UTW路面的使用性能有所提高。 本文的研究成果，有助于完善UTW路面的设计方法，为UTW路面设计提供参考依据，有利于超薄水泥混凝土路面技术的推广和发展。 |
| 作者： | 邓雄杰 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 杨建明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南华大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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