長江隧道大縱坡剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)特性研究.pdf

1、隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)規(guī)模日益擴大，國內(nèi)公路隧道的數(shù)量、長度不斷增加，長大跨江海公路隧道的建設(shè)也開始大規(guī)模投入建設(shè)。如上海、南京、武漢、重慶等城市的長江隧道，廈門海底隧道，青島海底隧道，大連海底隧道都已相繼開工，這類工程建設(shè)技術(shù)難度大、投資成本高，其建設(shè)水平與運營質(zhì)量對我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域的發(fā)展影響深遠。其中隧道大縱坡瀝青路面結(jié)構(gòu)特性分析與研究是跨江海隧道工程建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)之一，而國內(nèi)外專家對隧道大縱坡瀝青路

2、面的研究甚少，多數(shù)還僅局限于小坡度瀝青路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料組成范圍，并且有很多的實體工程表明現(xiàn)有研究成果在高速公路越江隧道長大縱坡路段并不合適，尤其是在交通量大，重超載繁多的地段。亟待研究長大縱坡隧道瀝青路面結(jié)構(gòu)受力性能演變規(guī)律，實現(xiàn)隧道路面結(jié)構(gòu)性與功能性的一體化設(shè)計，提高隧道路面結(jié)構(gòu)耐久性、安全性和舒適性，對加快跨江海隧道路面結(jié)構(gòu)設(shè)計科技化進程具有重要的推動作用。論文以國家863項目為支撐，以武漢長江隧道工程為背景，根據(jù)長江隧道路面交

3、通流量大、坡陡路滑的特點和鋼筋混凝土路面板為基層的瀝青路面結(jié)構(gòu)形式，系統(tǒng)研究了溫度變化、坡度大小、荷載速率、剛度值突變及層間粘結(jié)條件等因素對隧道路面結(jié)構(gòu)剪應(yīng)力、彎拉應(yīng)力和結(jié)構(gòu)變形的影響規(guī)律，確定了路面結(jié)構(gòu)性能指標及材料參數(shù)的最佳控制范圍，提出了大縱坡、剛性基層條件下隧道瀝青路面的典型結(jié)構(gòu)形式。 本研究成果是國家863項目“抗滑、阻燃、降噪多功能隧道路面結(jié)構(gòu)設(shè)計與鋪裝技術(shù)”的研究內(nèi)容之一。本文各項研究工作及成果整理如下： 1.本文

4、調(diào)查分析了國內(nèi)外隧道路面的氣候環(huán)境、交通條件、路面結(jié)構(gòu)形式、材料組成與道路服役性能等資料，重點闡述了大型跨江海隧道路面材料、結(jié)構(gòu)特點及其存在的問題，提出跨江海隧道路面結(jié)構(gòu)使用性能與功能要求。 2.以武漢長江隧道工程為背景，根據(jù)現(xiàn)有環(huán)境氣候、交通流量，建立大縱坡、剛性基層條件下的隧道路面結(jié)構(gòu)非線性三維有限元模型，研究溫度條件、坡度大小、剛度值突變、荷載速率、層間粘結(jié)條件等因素對隧道路面結(jié)構(gòu)剪應(yīng)力、彎拉應(yīng)力分布及結(jié)構(gòu)變形的影響規(guī)律，優(yōu)化了隧

5、道路面結(jié)構(gòu)組合層次，提出典型隧道路面結(jié)構(gòu)及其相關(guān)性能指標與材料參數(shù)的取值最佳范圍； 3.本文提出的隧道大縱坡典型路面的瀝青面層既是保證隧道路面結(jié)構(gòu)抗滑、阻燃、降噪的功能層，還是增大路面結(jié)構(gòu)剛度，提高路面抗車轍能力的重要結(jié)構(gòu)層； 4.研究表明大型跨江海隧道大縱坡瀝青路面結(jié)構(gòu)及材料應(yīng)滿足如下條件： 1）隧道路面瀝青面層的合理厚度應(yīng)在7～15cm范圍內(nèi)，其中瀝青上面層厚度h1≥4cm，彈性模量E1≥800MPa； 2）要求坡度為6％及以上的隧