双绞合钢丝网加筋新老路面结合部的抗反射开裂力学分析

论文摘要

老路拓宽工程中,当新老路基之间的差异沉降过大时,就会造成新老路面结合部位置的路面结构层产生较大的弯拉应力和剪应力,导致路面结构产生反射开裂。为此,本文通过引入新型的新老路面结合部双绞合钢丝网加筋技术,并采用三维有限元方法分析相应的力学响应和加筋效果,以期提高新老路面结合部的抗反射开裂能力。1)结合浙江省开化城关(独山)至江西省(白沙关)省际公路改建工程,选取5种不同的荷载作用位置进行分析,得到荷载作用在新路一侧且轮胎边缘与结合部对应时,路表弯沉最大,拉应力最大,此时荷载处于最不利荷载位置。2)通过分析最不利荷载作用下,双绞合钢丝网铺设在基层与旧路面(或底基层)之间(方案一)、下面层与基层之间(方案二)、上下面层层间(方案三)以及未加筋4种方案,在新老路面结合部开裂和未开裂情况下的力学响应的影响规律。得到以下结论:双绞合钢丝网铺设在基层与旧路面间时,路面结构的竖向位移值最小;方案一、方案二和方案三在新老路面开裂情况下对基层的抗裂性能最为明显,抗裂能力和未开裂情况相比,分别增加了38.4%、11.7%和10.6%;方案一、方案二和方案三新老路面结合部开裂宽度在离路表0.13m处达到最大值,与未加筋相比相应增大0.01%、减小0.01%和增大0.02%;钢丝网最佳铺设位置为下面层与基层之间。3)通过分析最不利荷载作用下,双绞合钢丝网(方案二)、土工布(方案四)、玻纤格栅(方案五)和土工格栅(方案六)铺设在下面层和基层之间,新老路面结合部开裂情况下的力学响应的影响规律。得到以下结论:方案二、方案四、方案五和方案六的结合部路表竖向位移,与未加筋相比分别减少了13.8%、10.5%、11.7%和12.9%; 4种材料上面层层底最大拉应力与未加筋相比全部减少了8.3%,下面层层底最大拉应力和未加筋相比依次减少了0.0%、0.0%、20.7%和17.2%,方案二基层和底基层层底最大拉应力与未加筋相比分别减少了18.6%和5.3%,其他方案则增加了;方案二、方案四、方案五和方案六开裂宽度的最大值,与未加筋相比分别减小0.01%、0.00%、0.01%和0.02%;最佳加筋材料为双绞合钢丝网。总之,上述研究结果为双绞合钢丝网加筋新老路面结合部的方案设计及提高抗反射开裂能力提供了科学依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 主要研究内容
• 第二章 有限元分析模型和计算参数
• 2.1 有限元法简介
• 2.2 试验段老路拓宽设计方案
• 2.3 有限元模型和计算参数
• 2.4 主要分析的力学响应
• 2.5 小结
• 第三章 未开裂情况下新老路面结合部的力学分析
• 3.1 有限元网格划分
• 3.2 不同加筋方案的竖向位移对比分析
• 3.3 不同加筋方案的层底拉应力对比分析
• 3.4 小结
• 第四章 开裂情况下新老路面结合部的力学分析
• 4.1 不同加筋方案的路表竖向位移对比分析
• 4.2 不同加筋方案的层底拉应力对比分析
• 4.3 不同加筋方案的开裂宽度对比分析
• 4.4 小结
• 第五章 不同加筋材料抗反射开裂的对比分析
• 5.1 不同加筋材料的路表竖向位移对比分析
• 5.2 不同加筋材料的层底拉应力对比分析
• 5.3 不同加筋材料的开裂宽度对比分析
• 5.4 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士期间发表的论文
• 附录B 攻读硕士期间参与的科研项目
• 详细摘要