[博士]舊水泥路面碎石化及拼接時路面結構的壽命分析

內容簡介

　　[博士]舊水泥路面碎石化及拼接時路面結構的壽命分析　　學科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：東南大學　　學位年度：2010　　隨著我國社會經濟的不斷發(fā)展，目前有一部分四車道高速公路己不能適應交通量增長的要求，迫切需要擴大道路通行能力?，F階段我國高速公路擴建大多采用老路加寬的方案，目前規(guī)范中還沒有針對道路拓寬的完整設計方法。本文依托合寧高速公路改擴建工程，研究了舊路水泥板碎石化后的路基路面結構拼接技術對路面結構壽命的影響。。主要工作包括以下幾個方面:　　首先，對合寧高速公路改擴建的路基拼接試驗段進行了沉降板的埋設和觀測。用拼接路基頂面的最大沉降量為目標函數，針對路基E-B模型和地面以下土基E-B模型定義了各參數的靈敏度函數，根據參數敏感性分析的結果，確定了需要使用檢測數據進行反算的參數。研究了基于現場沉降板檢測數據反算待定參數的方法。根據反算參數通過Biot固結有限元模型計算得到路面結構鋪筑后引起的拼接路基表面差異沉降。　　第二，使用基于強度折減的有限元法分析了拼接路基的邊坡穩(wěn)定性，綜合了不同屈服準則間的參數轉化方法。以路面結構層所能承受的路基頂面最大差異變形為控制指標，提出了路基路面結構整體安全系數為邊坡強度安全儲備系數的控制方法。研究了拼接路基邊坡穩(wěn)定分析臨界參數法的繪制原理及實例?！　? 第三，通過現場試驗，結合承載板得到的當量回彈模量檢測結果，確定了合適的舊水泥路面碎石化拼接施工工藝。推導了道路承載板分層回彈模量檢測法的理論計算公式，依托合寧高速公路擴建工程的分層承載板檢測結果進行了各層路面結構的回彈模量反算，并用有限元計算結果繪制的諾模圖得到了含過渡區(qū)域的拼接接縫兩側基層頂面當量回彈模量分布。　　第四，推導了道路材料以應力和應變?yōu)樽兞康膿p傷演化方程形式?；诳刂茟Φ男×簭澢谠囼?，用斷裂韌度為控制指標分別反算了以應力為變量的水泥穩(wěn)定碎石和瀝青混合料損傷演化方程，用極限拉應變?yōu)榭刂浦笜朔此懔艘詰優(yōu)樽兞康臑r青混合料損傷演化方程。對水泥穩(wěn)定碎石材料的應力損傷方程、瀝青混合料的應力損傷方程和應變損傷方程的壽命預測能力進行了驗證。第五，分析了路面結構參數和軸載水平對水泥穩(wěn)定碎石層壽命的影響，研究了拼接工況下水泥穩(wěn)定層壽命的優(yōu)化設計措施。提出高速公路擴建工程中基于損傷等效的水泥穩(wěn)定層當量軸載系數EALF和基于損傷等效的水泥穩(wěn)定碎石層抗拉強度結構系數Ks的計算公式。　　最后，分析了路面結構參數和軸載水平對接縫處瀝青層壽命的影響，研究了拼接工況下接縫處瀝青層壽命的優(yōu)化設計措施。提出高速公路擴建工程中基于損傷等效的接縫處瀝青層當量軸載系數EALF和基于損傷等效的接縫處瀝層抗拉強度結構系數Ks的計算公式。　　本文將拼接工況下的路基設計和路面設計相結合，提出了以路面結果的需求控制路基設計的方法。根據現場檢測獲得了各結構層回彈模量參數和接縫兩側基層頂面當量回彈模量分布。研究了高速公路擴建工程中拼接水穩(wěn)層和接縫處瀝青層的壽命分析，彌補了現行的瀝青路面設計規(guī)范在拼接路面結構研究方向上的不足。

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