重載交通水泥混凝土路面材料與結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、重載交通現(xiàn)象是世界范圍內(nèi)普遍存在的問(wèn)題，已引起國(guó)內(nèi)外道路工作者的關(guān)注，并對(duì)此進(jìn)行了許多嘗試性和探討性的研究。本文從材料與結(jié)構(gòu)兩方面對(duì)重載交通水泥混凝土路面修筑技術(shù)進(jìn)行了深入研究。 (1)在分析重載交通條件下水泥混凝土路面損壞特征及其機(jī)理的基礎(chǔ)上，從材料與結(jié)構(gòu)方面提出了防止或者減少?zèng)_刷破壞、疲勞破壞和磨損等措施。針對(duì)沖刷破壞，比較有效的途徑是設(shè)置傳力桿和路面內(nèi)部排水系統(tǒng)，以及采用耐沖刷的高模量基層材料，如貧混凝土基層和水泥穩(wěn)定碎石

2、基層；針對(duì)早期疲勞破壞，問(wèn)題解決的途徑有兩條：一是在現(xiàn)有設(shè)計(jì)抗折強(qiáng)度5.0MPa基礎(chǔ)上，增加面板厚度；二是在基本不增加板厚的基礎(chǔ)上，提高路面的設(shè)計(jì)抗折強(qiáng)度，以提高路面板抵抗重軸載疲勞破壞的能力。 (2)為了增強(qiáng)有限路面厚度抵抗重軸載破壞的能力，降低原材料消耗及水化熱，對(duì)基于重載交通的高性能路面混凝土(HighPerformancePavementConcrete，簡(jiǎn)稱HPPC)進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究，提出了具有優(yōu)良路用性能的HPP

3、C組成設(shè)計(jì)方法及施工工藝。 (3)現(xiàn)行規(guī)范中基頂當(dāng)量回彈模量換算方法是建立在彎沉等效基礎(chǔ)之上的，這種方法掩蓋了半剛性基層的特性，尤其是重載交通水泥混凝土路面下的高模量基層特性，使得荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力計(jì)算值出現(xiàn)較大的偏差。本文在大量計(jì)算基礎(chǔ)上，分別建立了以板底拉應(yīng)力和溫度翹曲應(yīng)力為等效原則的基頂當(dāng)量回彈模量換算方法。 (4)現(xiàn)行規(guī)范中雙層板荷載應(yīng)力分析仍采用了彈性薄板基本假設(shè)，未能考慮雙層板的豎向壓縮和橫向剪切變形，過(guò)分?jǐn)U

4、大了基層的支撐作用，致使計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)較大的偏差。本文在大量計(jì)算的基礎(chǔ)上，建立了雙層板荷載應(yīng)力實(shí)用計(jì)算方法。 (5)為了便于應(yīng)用及避免查用諾謨圖時(shí)出現(xiàn)偏差，本文針對(duì)通用的設(shè)計(jì)條件進(jìn)行大量的有限元分析，根據(jù)計(jì)算結(jié)果建立了具有較高精度的溫度翹曲應(yīng)力系數(shù)和溫度應(yīng)力系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式。 (6)溫度變化對(duì)接縫傳荷效能的影響較大，負(fù)溫度梯度的作用有利于降低板邊撓度值，而對(duì)于特定路面結(jié)構(gòu)，傳荷系數(shù)是溫度和時(shí)間的函數(shù)。在計(jì)算臨界荷位處溫度應(yīng)力

5、和荷載應(yīng)力時(shí)可不考慮傳力桿的影響，對(duì)縱縫設(shè)拉桿時(shí)建議在計(jì)算溫度應(yīng)力時(shí)引入拉桿修正系數(shù)(ktr=1.02～1.05)。 (7)有限元分析表明，輪載或者溫度變化作用下傳力桿/混凝土界面存在明顯應(yīng)力集中現(xiàn)象，致使界面處容易形成初始裂縫和擠碎，使傳力桿松動(dòng)量增大，降低傳荷能力，甚至導(dǎo)致接縫損壞。傳力桿裝置改進(jìn)的初步研究表明，保護(hù)套能有效減少傳力桿/混凝土界面處應(yīng)力集中現(xiàn)象，提高接縫傳荷能力的耐久性，并討論了保護(hù)套的設(shè)計(jì)及制作方法。