水泥混凝土路面疲勞損傷機理及養(yǎng)護對策研究.pdf

1、隨著國民經濟與交通運輸事業(yè)的快速發(fā)展，交通量急劇增加，車輛超載超限在局部地區(qū)愈演愈烈，加之復雜惡劣的自然氣候，大量水泥混凝土路面往往未達使用年限就出現了唧泥、脫空、疲勞斷裂甚至粉碎性斷板等嚴重結構性破壞。水泥混凝土路面出現病害尤其是結構性破壞后，道路“病情”將迅速發(fā)展，使用性能急劇下降，服務壽命顯著縮短，并產生一筆不菲的養(yǎng)護維修改造費用。水泥混凝土路面上述病害產生的深層原因及內在機理是什么？產生這些病害之后，公路管理部門應當如何科學應對

2、？這是論文選題必須深入回答的兩大問題。前者是文章的理論基礎，后者是文章的實用價值。
　　 首先，依托若干水泥混凝土路面典型路段，開展基于探地雷達檢測技術的板底脫空調查，利用后處理分析軟件ReflexWin獲得反射波剖面圖以判別樣本板底是否脫空;利用落錘式彎沉儀進行多級加載彎沉測試并回歸“荷載—彎沉”關系曲線，以關系曲線斜率、截距以及板角最大彎沉這三項指標構建綜合指標體系，采用可拓評價方法判別板底脫空狀況;以探地雷達判別結果為基準

3、，通過細致劃分脫空分類，科學確定各項指標節(jié)域、各脫空狀態(tài)下經典域及權系數以獲得較高的脫空識別率和較低的誤判率。結果表明，該改進方法關于板底脫空的判別精度較高，能夠滿足工程檢測、判別和結構評價的需要。
　　 其次，在先前水泥混凝土路面板底脫空現場調查試驗的基礎上，對板底脫空的類型加以科學分類，從而建立了水泥混凝土路面結構的三維有限元模型，通過對各類不連續(xù)支承水泥混凝土路面開展相關結構分析，獲得其荷載應力規(guī)律。結果表明，完好接觸路面

4、結構與絕對完全脫空路面結構二者荷載應力關于輪胎接地壓力敏感性相當，地基反應模量對于二者荷載應力的影響都微乎其微，但絕對完全脫空路面結構的荷載應力關于面板厚度更為敏感;利用回歸得到的相對完全脫空路面結構荷載應力公式，可計算不同脫空尺寸和初始脫空深度組合下的路面結構荷載應力;隨著軸載的增加，非完全脫空路面結構面層板荷載應力增加率小于絕對完全脫空路面結構面層板荷載應力增加率。
　　 然后，推導了單調隨機變量的概率密度函數、水泥混凝土疲

5、勞壽命的概率密度函數以及水泥混凝土Miner疲勞損傷的概率密度函數、“Chaboche-Zhao”疲勞損傷的概率密度函數和修正的“Chaboche-Zhao”疲勞損傷的概率密度函數;再借助室內疲勞試驗結果，標定這若干水泥混凝土疲勞損傷模型中損傷的概率密度函數參數;將荷載作用次數代入上述概率密度，計算獲得水泥混凝土在不同高應力水平下其疲勞可靠度變化規(guī)律。結果表明，Miner疲勞損傷模型較之修正的“Chaboche-Zhao”疲勞損傷模型更

6、加偏于安全。
　　 接著，開發(fā)了疲勞損傷本構關系的ABAQUS用戶子程序UMAT，分析了全耦合方法下基準路面結構模型疲勞損傷場的分布與發(fā)展規(guī)律，研究了面板彈性模量、面板厚度、脫空尺寸等參數對路面結構疲勞損傷的影響，分析了交通荷載和上述路面結構參數對水泥混凝土路面結構裂紋形成疲勞壽命的影響。結果表明，隨荷載作用次數的增加，路面結構疲勞損傷度將不斷增加，但其增幅將越來越小，路面結構荷載應力將逐漸減小;隨著輪胎接地壓力的增加，路面結構