沥青路面加铺格栅加筋合理层位研究

论文摘要

随着我国高等级公路建设的飞速发展,公路网骨架基本完成,公路事业的重点随之将转移到旧路养护、改扩建工程上来。在我国旧沥青路面加铺沥青混凝土层已成为一种切实可行、简单有效的修复措施,而采用格栅加筋沥青加铺层已经被证明能够有效的提高路面结构强度和改善路面使用性能。本文从力学原理出发,结合室内试验,研究不同格栅加筋层位对沥青加铺层性能以及使用寿命的影响。本文主要研究内容为:(1)通过系统调查国内外格栅加筋路面加铺层的应用状况,分析了格栅在路面结构中的功能,并提出路面加铺不同层位格栅加筋型式——下置式、中置式、双置式格栅加筋加铺层。(2)通过研究沥青加铺层层间剪切力理论和有限元分析方法,利用薄膜单元模拟格栅层,分别建立下置式、中置式、双置式格栅加筋加铺层有限元模型,设置计算参数和计算点位,为不同层位格栅沥青加铺层结构内力影响分析提供基础。(3)考虑沥青加铺层底、层间以及格栅的受力状况,研究了轴载及结构参数对下置式格栅加筋沥青加铺层的应力、应变和层间剪切力的影响;通过分析中置式及双置式格栅加筋对沥青加铺层中格栅之上加铺层层底与整个加铺层层底结构内力的影响,以及对路用性能的影响,确定了考虑不同功能的格栅合理位置。(4)对不同层位格栅加筋沥青混凝土进行室内试验,提出不同格栅层位试件的制作方法,研究不同格栅加筋位置对层间剪切强度、层间拉拔强度、抗压强度、劈裂强度、车辙等的影响;首次提出基于普通车辙仪改进的轮载疲劳模拟对比试验方法,并对不同格栅层位、不同锯缝深度沥青混凝土抗疲劳能力进行了模拟对比试验,进一步研究了格栅层位对沥青加铺层使用寿命的影响。(5)针对原有沥青路面常见病害,提出相应的处治标准与方法;对层间处治用粘层油的选择、用量进行了分析,提出了相应的指标;最后提出了格栅施工质量控制要点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 研究的技术路线
• 第二章 格栅在路面结构中应用调查分析
• 2.1 国内外格栅加筋应用状况
• 2.1.1 土工格栅类型
• 2.1.2 玻纤格栅特性及技术参数
• 2.1.3 土工格栅加筋机理
• 2.1.4 格栅的工程应用
• 2.2 不同层位格栅加筋路面加铺工程调查
• 2.3 格栅在路面结构中功能
• 2.3.1 抗疲劳开裂
• 2.3.2 耐高温车辙
• 2.3.3 抗低温缩裂
• 2.3.4 延缓反射裂缝
• 2.3.5 减薄沥青路面厚度
• 2.4 现有格栅加筋路面存在问题分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 格栅加筋加铺层计算理论与模型
• 3.1 格栅力学特性
• 3.2 沥青加铺层层间剪切应力理论分析
• 3.2.1 路面结构体系及材料参数
• 3.2.2 层间接触条件
• 3.2.3 轴对称空间课题的一般解
• 3.2.4 复合结构体系的解
• 3.2.5 双圆荷载下复合结构体系层间剪应力
• 3.3 格栅加筋沥青加铺层有限元数值分析法
• 3.3.1 三维八节点等参元法
• 3.3.2 三节点薄膜单元
• 3.4 不同格栅层位加筋计算模型建立
• 3.4.1 强度理论
• 3.4.2 模型建立
• 3.4.3 计算参数
• 3.4.4 计算点位
• 3.5 本章小结
• 第四章 不同层位格栅加筋沥青加铺层结构内力影响研究
• 4.1 下置式格栅加筋沥青加铺层结构内力分析
• 4.1.1 格栅拉伸模量对沥青加铺层的荷载内力影响
• 4.1.2 格栅模量对层间应力影响分析
• 4.1.3 轴载对层间应力的影响
• 4.1.4 水平荷载对层间应力影响分析
• 4.1.5 加铺层厚度对层间应力影响分析
• 4.1.6 加铺层模量对层间应力影响分析
• 4.1.7 旧路当量回弹模量对层间应力影响分析
• 4.1.8 沥青加铺层结构温度应力计算
• 4.2 中置式格栅加筋沥青加铺层结构内力分析
• 4.2.1 不同格栅位置的加铺层结构荷载应力分析
• 4.2.2 不同格栅位置的加铺层结构温度应力分析
• 4.3 双置式格栅加筋沥青加铺层结构内力分析
• 4.4 基于抗剪性能的格栅层位加筋效果对比分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 不同格栅层位试验研究
• 5.1 概述
• 5.2 不同格栅层位强度试验
• 5.2.1 试验准备
• 5.2.2 不同格栅层位试件制作方法
• 5.2.3 层间剪切试验
• 5.2.4 层间拉拔试验
• 5.2.5 无侧限抗压试验
• 5.2.6 劈裂试验
• 5.3 车辙试验
• 5.4 不同格栅层位轮辙疲劳模拟试验
• 5.4.1 试验模型的建立
• 5.4.2 试件的制备
• 5.4.3 加载方式及试验观测
• 5.4.4 不同格栅位置轮载疲劳试验结果
• 5.4.5 不同锯缝深度轮载疲劳试验结果
• 5.5 本章小结
• 第六章 格栅加筋路面加铺施工关键技术
• 6.1 原有路面病害处治技术
• 6.1.1 裂缝处治技术
• 6.1.2 车辙处治技术
• 6.1.3 坑槽处治技术
• 6.2 层间粘结技术
• 6.2.1 粘结层强度理论
• 6.2.2 层间粘层油
• 6.3 格栅施工质量控制
• 6.3.1 原有路面要求
• 6.3.2 施工注意事项
• 6.4 本章小结
• 主要结论与进一步研究设想
• 1 本文主要结论
• 2 进一步研究设想
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢