砌块基层结构设计及工程应用

发布时间：2017-05-02 05:07

  本文关键词：砌块基层结构设计及工程应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：装配式路面基层是一种新型的道路砌块基层结构,其通过单个的混凝土预制块体按嵌挤方式装配,并使用土工格栅包裹基层底面及侧面,然后在基块侧面缝隙内灌注砂浆,从而形成一个特殊的基层整体。这种新结构采用工厂预制来代替过去的现场基层材料的铺设,大大缩短了建设周期,采用吊装机械进行辅助施工,方便快捷,可用于城市道路的快速铺筑。同时,此结构强度高,设计寿命长,全寿命建设及维护成本低,且预制的块体可重复使用,道路维护时也可进行拆卸、更换,具有显著的优点。此结构的研究在国内刚刚开展,现已初步进行试验应用,但还尚有许多相关技术空白需进行研究。与水泥、沥青混凝土路面的基层结构相比,装配式路面基层结构的力学行为有着本质区别,该结构通过嵌挤作用,将原有刚性基层受拉应力状态转化为受压状态,因此,其设计方法与原有道路基层有了较大区别,需重新进行计算。由于此结构较为新颖,国内在此方面还缺乏系统的研究,其理论研究及力学分析等相关技术均不完备,这些均阻碍了该结构在国内的应用与推广。基于以上原因,开展对装配式路面基层结构力学行为分析及工程应用研究就显得十分必要。为了摸清装配式路面基层结构的静力特性,本文以长春市世纪大街辅路铺设的试验段为工程依托,建立有限元受力数值分析模型,对基层结构力学行为进行分析,并进行工程应用的研究,具体开展如下工作:1、介绍了装配式基层结构的基本结构形式,对其中的关键参数进行选取。对装配式道路基层结构独特的受力情况进行研究,分析基块在X、Y、Z三向相互嵌挤,荷载扩散作用机理。2、基于有限元的思想,对装配式路面基层的预制基块本身进行力学分析,建立混凝土单板受力分析模型,确定关键参数,研究单个预制基块自身在标准轴重下的应力应变特性。建立三维接缝局部受力分析模型,采用接触单元来模拟接缝处的摩擦作用,研究在车载作用下基块间的变形规律及接缝处的应力分布。3、分析了接缝结构的对于温度应力的分散机理和抗反射裂缝的机理。通过合理设置接缝,可以将温度伸缩变形合理分散,避免面层反射裂缝产生。在接缝结构设置三角区,可以起到防止反射裂缝产生的效果。4、基于实际工程需要快速抢修,施工工期短的特点,进行了填缝材料的选择,完成配合比设计及试件的制备,并对其测试性能进行了分析,最终确定了合适的配比,能满足现场灌缝所需的流动度要求和早强要求,材料强度性能优于M10水泥砂浆。5、提出了装配式道路基层结构的设计思路、原则、流程和设计方法,调查并计算道路交通量,通过路面设计软件计算道路基层结构的厚度尺寸,并结合之前的有限元计算结果,选定合适的方案。同时,建立二灰碎石基层作为对比段,从理论上计算验证装配式基层结构替代传统二灰碎石基层的可行性。6、将提出的基层结构设计应用于道路试验段中,对试验段进行铺设和观测,对试验段进行弯沉检测及钻芯取样,对比试验段与对比段的检测结果,验证此结构在工程实际中的可行性。
【关键词】：砌块基层 力学分析 设计 工程应用
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U416.214
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-15
• 符号注释表15-17
• 第1章 绪论17-25
• 1.1 研究目的及意义17-18
• 1.2 国内外研究现状18-22
• 1.2.1 装配式路面结构研究18-21
• 1.2.2 路面基层结构力学行为研究21-22
• 1.3 本文的研究内容22-25
• 第2章 装配式道路基层结构力学行为分析25-43
• 2.1 装配式道路基层结构的基本结构形式25-30
• 2.1.1 结构尺寸与几何形状25-27
• 2.1.2 结构及荷载参数27-28
• 2.1.3 路面基层参数的确定依据28-30
• 2.2 装配式基层结构静力分析30-42
• 2.2.1 基层嵌挤作用分析30-31
• 2.2.2 单板受力分析31-37
• 2.2.3 接缝局部模型37-42
• 2.3 本章小结42-43
• 第3章 装配式基层接缝结构受力特点43-53
• 3.1 接缝结构作用机理43-46
• 3.1.1 温度应力的分散机理43-44
• 3.1.2 接缝结构抗反射裂缝机理44-46
• 3.2 接缝填充材料选择及性能分析46-51
• 3.2.1 原材料的选定46-47
• 3.2.2 配合比设计47
• 3.2.3 试件制作47-49
• 3.2.4 实验过程及性能结果49-51
• 3.3 本章小结51-53
• 第4章 道路基层设计53-67
• 4.1 道路基层设计思路53-54
• 4.2 道路基层结构设计方法54-58
• 4.2.1 设计原则及流程54-55
• 4.2.2 道路基层结构设计方法55-57
• 4.2.3 设计指标计算标准57-58
• 4.3 道路基层结构厚度设计58-65
• 4.3.1 交通量调查58-59
• 4.3.2 标准轴载换算59-60
• 4.3.3 交通量预测60
• 4.3.4 基层厚度计算60-65
• 4.4 本章小结65-67
• 第5章 砌块基层结构的工程应用67-77
• 5.1 试验段铺筑67-71
• 5.1.1 试验段简介67
• 5.1.2 工艺流程及操作要点67-69
• 5.1.3 施工质量控制69-71
• 5.2 试验段观测71-76
• 5.2.1 观测内容及方法71-72
• 5.2.2 弯沉检测数据及分析72-74
• 5.2.3 现场取芯及相关结果观察74-76
• 5.3 本章小结76-77
• 第6章 结论与展望77-79
• 6.1 结论77-78
• 6.2 展望78-79
• 参考文献79-83
• 作者简介83-84
• 后记和致谢84

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本文编号：340329