水泥混凝土路面板底脱空判别方法和处治技术研究

论文摘要

近年来随着公路建设的发展,我国水泥混凝土路面修筑里程明显提高,但是目前在我国已建成的水泥混凝土路面中,已有部分路面在使用周期内就出现了各种各样病害,有的已严重影响了其正常的使用功能,尤其是由板底脱空引起的早期断板、错台等病害。脱空是水泥路面结构中客观存在的事实,由于其状态的复杂性,对其维护治理极为困难,是困扰公路部门的一大难题。本文以烟台—威海高速公路试验路为依托,在广泛收集并分析国内外板底脱空有关资料的基础上,对脱空评定、处治方法及脱空对弯沉的影响进行了分析研究。本文主要进行了以下几方面的研究工作:(1)系统研究和对比分析了现有国内外脱空评定方法,指出各种评定方法的优缺点,得出可值得借鉴的地方。重点分析研究了应用贝克曼梁弯沉仪(BB)检测的三种脱空判据和应用落锤式弯沉仪(FWD)检测的七种脱空判定方法。(2)运用ANSYS有限元软件对板边、板角脱空,脱空仅发生在受荷板下、脱空发生在受荷板与非受荷板下四种情况进行研究分析,得出了脱空深度、脱空面积、传荷能力三个因素对板中弯沉、板边中点弯沉、板角弯沉、板边中点—板中弯沉差及板角—板中弯沉差的影响程度,及其之间的拟合关系。(3)对弯沉检测方法进行了系统研究,指出了推荐弯沉检测方法;在深入分析现行相关规范脱空评定的基础上,根据有限元分析模拟和维斯特卡德解计算结果及现场动静弯沉检测数据,提出了采用板边中点—板中弯沉差和板角—板中弯沉差判定板底脱空的方法,给出了不同传荷能力的动静弯沉差判别标准,并通过实际检测数据对所提标准的准确性进行了验证。(4)在系统分析国内部分道路浆体材料配合比的基础上,引入补偿收缩原理对水泥类和有机类压浆材料进行配合比设计,针对不同脱空程度的路面提出了合适的自补偿式压浆材料,给出了基于灌浆饱和度和弯沉的压浆效果评价标准,并通过试验路验证了压浆效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状概况
• 1.2.1 国内外水泥混凝土路面发展概况
• 1.2.2 国内外旧水泥混凝土路面脱空研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 国内外脱空判别方法研究
• 2.1 外观评定法
• 2.1.1 唧泥判别脱空
• 2.1.2 重车通过时板块翘动
• 2.1.3 错台时一侧板脱空
• 2.1.4 填缝材料损坏严重处脱空
• 2.1.5 断角处有脱空
• 2.1.6 重锤敲打有回响
• 2.2 贝克曼梁弯沉检测脱空判别方法
• 2.2.1 板中弯沉值判据
• 2.2.2 相邻两板角弯沉差判据
• 2.2.3 同板弯沉差判据
• 2.3 基于FWD的脱空判别方法
• 2.3.1 板角弯沉图法
• 2.3.2 比较分析法
• 2.3.3 截距法
• 2.3.4 弯沉盆变异法
• 2.3.5 FWD夹角法
• 2.3.6 考虑接缝传荷的弯沉比法
• 2.3.7 基于 FWD的模量反算法
• 2.4 探地雷达法
• 2.5 声振法
• 2.6 本章小结
• 第三章 脱空对弯沉的影响分析
• 3.1 脱空计算参数和模型
• 3.1.1 计算模型
• 3.1.2 计算参数
• 3.2 板边脱空有限元分析
• 3.2.1 板边未脱空
• 3.2.2 脱空深度对弯沉的影响
• 3.2.3 脱空面积对弯沉的影响
• 3.2.4 传荷能力对弯沉的影响
• 3.2.5 板边中点-板中弯沉差分析
• 3.3 板角脱空有限元分析
• 3.3.1 板角未脱空
• 3.3.2 脱空深度对弯沉的影响
• 3.3.3 脱空面积对弯沉的影响
• 3.3.4 传荷能力对弯沉的影响
• 3.3.5 板角-板中弯沉差分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于弯沉差的脱空判别标准研究
• 4.1 弯沉检测技术
• 4.1.1 贝克曼梁法
• 4.1.2 自动弯沉测定仪法
• 4.1.3 激光弯沉测定仪法
• 4.1.4 落锤式弯沉仪（FWD）法
• 4.1.5 弯沉检测方法分析
• 4.2 现行相关规范脱空评定
• 4.3 弯沉理论计算
• 4.3.1 有限元模拟
• 4.3.2 维斯特卡德解
• 4.4 基于弯沉差的静弯沉值判别标准
• 4.4.1 接缝传荷能力判定
• 4.4.2 静弯沉检测分析及判别标准
• 4.4.3 试验路脱空检测验证
• 4.5 基于弯沉差的动弯沉值判别标准
• 4.5.1 动弯沉检测分析及判别标准
• 4.5.2 试验路脱空检测验证
• 4.6 本章小结
• 第五章 板底脱空处治技术研究
• 5.1 补偿收缩水泥砂浆
• 5.1.1 补偿收缩原理
• 5.1.2 水泥砂浆收缩
• 5.2 自补偿式压浆材料研究
• 5.2.1 压浆材料的性能要求
• 5.2.2 压浆材料试验研究
• 5.3 压浆效果评价及标准
• 5.3.1 基于灌浆饱和度的压浆效果评价
• 5.3.2 基于弯沉的压浆效果评价
• 5.4 本章小结
• 结论与建议
• 1 主要研究结论
• 2 进一步研究建议
• 参考文献
• 攻读硕士期间取得的研究成果
• 致谢