道路路面半剛性基層材料及設(shè)計(jì)參數(shù)的研究.pdf

1、隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對公路要求愈來愈高。在這種情況下，一種既能滿足當(dāng)前交通量，又能滿足耐久性和經(jīng)濟(jì)性要求的路面結(jié)構(gòu)--半剛性基層路面結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生。它是我國推行的一種強(qiáng)基薄面路面結(jié)構(gòu)，具有良好的水穩(wěn)性、耐久性、抗凍性以及強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。目前水泥穩(wěn)定碎石、二灰穩(wěn)定碎石，這兩種形式的路面基層在高等級(jí)公路建設(shè)中應(yīng)用較為廣泛。 本文分析了水穩(wěn)碎石和二灰碎石的組成結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度形成機(jī)理，最終選定懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)與骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)的水泥穩(wěn)定碎石、二灰(

2、不摻水泥)穩(wěn)定碎石作為本文的研究對像。并且本文提出了一種新的改良逐級(jí)填充法用以半剛性材料骨架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與檢測，這種新的改良逐級(jí)填充法是在傳統(tǒng)逐級(jí)填充法的基礎(chǔ)上使用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀，并且借助體積指標(biāo)進(jìn)行嵌擠分析，從而實(shí)現(xiàn)科學(xué)的設(shè)計(jì)骨架結(jié)構(gòu)，并對骨架結(jié)構(gòu)可靠性進(jìn)行檢測，相比傳統(tǒng)的方法更具有可操作性，數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確可信，為半剛性材料骨架結(jié)構(gòu)的確定提供了很好的設(shè)計(jì)思路與操作方法。 針對濟(jì)南當(dāng)?shù)匕雱傂圆牧显O(shè)計(jì)參數(shù)取值較為混亂的現(xiàn)狀，本文對懸浮密實(shí)

3、結(jié)構(gòu)與骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)的水泥穩(wěn)定碎石、二灰(不摻水泥)穩(wěn)定碎石的不同齡期抗壓回彈模量、劈裂強(qiáng)度等進(jìn)行了系統(tǒng)的室內(nèi)試驗(yàn)研究，論證地提出材料的設(shè)計(jì)參數(shù)取值范圍，并與《規(guī)范》推薦取值范圍作對比分析。 為了驗(yàn)證了室內(nèi)試驗(yàn)推薦取值范圍的可靠性，本文研究了回彈模量、劈裂強(qiáng)度與齡期之間的關(guān)系，得出回歸公式，準(zhǔn)確的描述了半剛性基層材料設(shè)計(jì)參數(shù)與齡期之間的相互關(guān)系。并采用FWD對半剛性基層進(jìn)行了現(xiàn)場測試，首次提出了采用傳遞矩陣法反算半剛性基層單層抗壓

4、回彈模量(反算得出的模量為材料的模量真實(shí)值)。通過單層的模量反算并借助回歸公式，可以計(jì)算并檢驗(yàn)剛完工的半剛性基層能否在達(dá)到設(shè)計(jì)齡期時(shí)，達(dá)到剛度設(shè)計(jì)要求。最終通過現(xiàn)場FWD試驗(yàn)并借助回歸公式反算濟(jì)南市西區(qū)某半剛性路面單層抗壓回彈模量，并與室內(nèi)試驗(yàn)推薦取值范圍作對比，驗(yàn)證了室內(nèi)試驗(yàn)推薦取值范圍的可靠性。 為了對比在公路設(shè)計(jì)中，使用室內(nèi)試驗(yàn)推薦取值范圍與《規(guī)范》推薦取值范圍所產(chǎn)生的差異，本文采用大型有限元分析軟件ANSYS建立三維半剛

5、性基層路面模型進(jìn)行模擬計(jì)算。模型材料取值分別采用室內(nèi)試驗(yàn)推薦取值與《規(guī)范》推薦取值，對比兩種取值狀況下模型的路表彎沉值和層底應(yīng)力狀態(tài)。又根據(jù)近來國內(nèi)外研究，認(rèn)為路面和輪胎之間接地形狀不完全是圓形，更大程度上表現(xiàn)為矩形；作用力分布也不是均勻的，隨荷載的增加及胎壓的不同有很大變化。本文建立了矩形荷載形式的路面模型，進(jìn)行彎沉計(jì)算、層底應(yīng)力計(jì)算。對比矩形荷載形式與雙圓荷載形式在設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生的差異。最終建議：從如何在公路設(shè)計(jì)中做到既保證公路質(zhì)量