旧水泥混凝土路面加铺沥青面层的力学性能分析

论文摘要

我国在20世纪80、90年代修建了大量的水泥混凝土路面,但是在环境和车辆荷载的长期作用下,很多路面都出现了不同程度的损坏。目前主要采用的维修方式是在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混合料罩面层,这种措施能有效地改进旧水泥混凝土路面的使用性能,并且工期较短,但是这种路面形式上下两层的材料性能差异很大,和普通沥青路面有很大区别,加之目前也没有较成熟的设计方法,使得有些路面在加铺后出现了早期损坏。本文结合实际,采用ABAQUS有限元分析软件,基于荷载、沥青面层厚度与模量、应力吸收层厚度与模量、旧水泥混凝土板厚度与模量、基础层模量等8个影响路面结构的参变量,对旧水泥混凝土路面加铺沥青面层的路面结构进行建模计算分析。模型的分析中,采用3水平正交试验,以各层底面拉应力和基础层顶面压应力作为考核指标,得到了在各个考核指标下的因素优水平与其对考核指标影响的显著性。根据工程实际,放大8个因素的取值范围,并针对路面结构力学性能指标,分析了8个因素对各层底面拉应力、基础层顶面压应力、路表弯沉和沥青面层底面剪应力的影响规律。研究结果表明,旧水泥混凝土路面加铺沥青层关键要严格控制车辆超载,同时沥青面层厚度宜大于15cm,旧水泥混凝土板厚度宜大于20cm、模量宜小于25GPa,应力吸收层厚度宜大于3cm。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 旧水泥混凝土路面上加铺沥青面层的设计及研究现状
• 1.2.2 数值分析在路面应力响应方面的应用
• 1.3 主要研究内容及技术路线
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第2章 计算模型的建立和结构参数的选取
• 2.1 荷载的确定
• 2.1.1 轮胎与路面竖向力与水平力
• 2.1.2 轮胎与路面接触形状与面积
• 2.1.3 超载车辆荷载计算
• 2.2 路面结构参数选取
• 2.2.1 沥青面层的厚度与模量的计算范围
• 2.2.2 应力吸收层的厚度与模量计算范围
• 2.2.3 旧水泥混凝土路面的厚度与模量计算范围
• 2.2.4 基础层的模量计算范围
• 2.3 路面结构有限元计算模型的建立
• 2.3.1 路面结构有限元模型的基本假设
• 2.3.2 有限元模型
• 2.3.3 模型的网格划分
• 2.3.4 模型的边界条件
• 2.4 本章小结
• 第3章 计算点位的确定
• 3.1 各层层底拉应力的计算点位
• 3.2 竖向压应力的计算点位
• 3.3 剪应力的计算点位
• 3.4 本章小结
• 第4章 路面结构参数的确定
• 4.1 影响因素与评价指标的选择
• 4.2 试验结果分析
• 4.2.1 极差分析
• 4.2.2 方差分析
• 4.3 路面结构参数的确定
• 4.4 本章小结
• 第5章 路面结构力学性能指标分析
• 5.1 荷载对路面结构力学性能指标影响
• 5.2 沥青面层厚度对路面结构力学性能指标影响
• 5.3 沥青面层模量对路面结构力学性能指标影响
• 5.4 应力吸收层厚度对路面结构力学性能指标影响
• 5.5 应力吸收层模量对路面结构力学性能指标影响
• 5.6 旧水泥混凝土板厚度对路面结构力学性能指标影响
• 5.7 旧水泥混凝土板模量对路面结构力学性能指标影响
• 5.8 基础层模量对路面结构力学性能指标影响
• 5.9 本章小结
• 第6章 结论及展望
• 6.1 主要研究结论
• 6.2 今后应进一步研究问题
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目
• 参加的科研项目