旧水泥混凝土路面沥青加铺改建利用的弯沉控制标准研究

发布时间：2019-10-11 21:20

【摘要】：目前我国许多运营中的水泥混凝土路面已经接近设计使用年限,许多道路出现开裂、板底脱空等破坏情况,因而对旧水泥混凝土路面进行养护、改建已经成为公路管理部门亟需解决的问题。在旧水泥混凝土路面上加铺沥青结构层是常用的补强手段。通过加铺改造,不仅能提高道路结构的使用性能,还能利用原有路面的残余强度,降低开挖旧路的成本,避免建筑废弃物造成的污染,是一种经济有效的改建措施。然而,加铺结构的反射裂缝问题一直以来没有得到彻底解决,目前为止没有公认、合理的设计方法。本文采用ABAQUS有限元分析软件对有、无传力杆的旧水泥混凝土路面结构进行三维模拟,对旧路板边弯沉测试荷位的弯沉值与板底拉应力进行分析;进而以旧路面板边弯沉测试荷位处的弯沉值为控制标准,对三种不同基层材料(水泥稳定碎石材料、级配碎石材料、沥青碎石材料)的加铺结构进行分析,并分别以弯沉值和拉应力为等效指标,利用BISAR3.0软件反算三类加铺结构情况下旧路面的当量回弹模量值,并拟合其数值推算公式。分析发现,有、无传力杆的旧水泥混凝土路面弯沉值都随着基层模量和路基模量的降低而增大,其中路基模量对旧路面弯沉值的影响较大,且路基模量越小,两类路面结构的差异越大。对于三类加铺结构而言,水泥稳定碎石基层类加铺结构基层层底拉应力较大,反算的旧路面当量回弹模量较低,且接缝位置较板中位置处极为薄弱,容易产生反射裂缝;而级配碎石、沥青碎石基层类加铺结构的基层底所受拉应力较小,反算的旧路面当量回弹模量较高,相对更加适合用于加铺旧水泥混凝土路面。
【图文】：

道路工程,旧水泥混凝土路面

为与实际道路情况更加吻合，本文拟采用四块板的旧水泥混凝土路面结构模型，如图2.1 所示。图 2.1 旧水泥混凝土路面结构考虑较为常见的双车道公路的路面结构为无机结合料基层和水泥混凝土板组成的路面结构，本文采用的旧路路面结构为水泥稳定碎石基层和水泥混凝土面层。水泥混凝土路面板常见尺寸为：板长 4m~6m、板宽 3m~4.5m，因此本文中采用的旧水泥混凝土面板尺寸为 5m×3.75m。新建道路工程水泥混凝土板模量一般为 30000MPa 左右，但是经过荷载、环境等因素对路面的作用，使用一定年限后的旧水泥混凝土路面板模量会有所降低，因此本文采用的旧水泥混凝土路面板模量为 28000MPa。本文将通过改变旧路基层及路基模量来模拟不同承载力的旧路面结构，因此水泥稳定碎石基层的模量取值范围为 300~3000MPa ，路基模量分别采用30MPa、40MPa、60MPa、80MPa，将两者进行组合从而模拟出不同情况下旧路的弯沉值。旧路结构及参数如表 2.1 所示。在实际的道路工程中，水泥混凝土面板之间存在一定宽度的接缝，并填入填充料，虽然填充量模量较低，，但是仍存在一定的强度。如果在软件模型中留出一定宽度的接缝，若不加入填充料的部件，结构则会存在两板之间的空隙，模型与实际工程?

传力杆,水泥混凝土路面板,拉杆

土路面 240 28000 0.1碎石基层 180 300-3000 0.230，40，60，80 0.4中，水泥混凝土路面板与基层之间的接触方式采用面质为硬接触，切向方向使用罚函数算法。水泥稳定用模型采用 ABAQUS 软件自带的弹性地基模型。土板横缝处需要布置传力杆，纵缝处布置拉杆。参考传力杆最大间距的推荐值，水泥混凝土路面板厚度宜小于 30cm，假定的传力杆及拉杆参数如表 2.2 所图 2.2 所示。表 2.2 传力杆及拉杆参数及布置（mm）长度（mm）间距（mm）距板边距（mm）模量30 400 250 250 14 700 400 300
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U416.216

【参考文献】