衡阳地区农村公路病害分析及路面结构优化研究

发布时间：2020-06-26 09:15

【摘要】：近年衡阳市农村公路建设快速发展,但农村公路建设受到地形地貌、地质、气候、施工技术、交通量及交通类型的限制,不同区域农村公路路面结构各不相同。部分农村公路在使用数年后或刚使用,相继出现断板、裂缝、路基滑塌、错台、唧泥、拱起等公路病害,影响农村公路的使用和行车安全,制约当地经济的发展。因此秉着因地制宜、量力而行的基本原则,寻找经济可靠、结构耐久且适用于衡阳市农村公路的路面结构是必然的。衡阳地区位于中国湖南省中南部,气候特点为湿热多雨,易造成诸如唧泥、路基滑塌、面板脱空等公路病害。调查衡阳地区农村公路的地理环境、使用的筑路材料、经济与交通运输环境、农村公路的路面结构形式、交通类型及使用期间的病害,了解了农村公路所使用的筑路材料、施工条件、农村公路交通量的大小及交通类型情况,分析衡阳地区农村公路使用的路面结构和公路病害产生的原因。利用ABAQUS有限元软件进行建模,地基假设为温克勒地基,分析衡阳地区典型水泥混凝土路面参数的敏感性及应力值,获得如下结论:(1)农村公路路面病害主要原因有结构设计不合理、施工不规范、交通量大、超载、湿热多雨气候及养护不到位,从而导致面板脱空,在车辆、温度及湿度荷载综合作用下,路面结构出现病害;(2)混凝土路面板板底车载应力随着面板厚度、基层厚度、基层模量、垫层厚度、土基模量的增大而减少,面板厚度选用应不低于20cm;地基条件不良及水病害严重路段,应进行地基加固,建议设置垫层,改善地基条件;(3)与未脱空下应力相比,脱空情况下面板应力值增幅变大,且随着脱空尺寸增大而增大,超载时增长幅度更明显;(4)基于衡阳市农村公路使用现状及典型路面结构有限元分析,对农村公路路面结构优化,并结合经济效益分析,推荐了适合于湿热多雨环境下的衡阳市农村公路不同交通量等级的路面结构组合:a).设计年限内标准累计轴作用次数20~50万次,推荐路面结构形式:23cm砼+15cm水泥稳定碎石+10cm级配碎石;b).设计年限内标准累计轴作用次数3~20万次,推荐路面结构形式:22cm砼+15cm水泥稳定碎石+10cm级配碎石、23cm砼+15cm水泥稳定碎石(路基条件好时、建设成本受限);c).设计年限内标准累计轴作用次数5000次~3万次,推荐路面结构形式:21cm砼+15cm水泥稳定碎石+10cm级配碎石、21cm砼+18cm水泥稳定碎石(路基条件好时、建设成本受限);d).设计年限内标准累计轴作用次数小于5000次,推荐路面结构形式:21cm砼+15cm级配碎石,22cm砼+找平层(路基条件好时、建设成本受限)。
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U418.6

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