[博士]舊水泥路面碎石化及拼接時(shí)路面結(jié)構(gòu)的壽命分析

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　　[博士]舊水泥路面碎石化及拼接時(shí)路面結(jié)構(gòu)的壽命分析　　學(xué)科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：東南大學(xué)　　學(xué)位年度：2010　　隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，目前有一部分四車道高速公路己不能適應(yīng)交通量增長的要求，迫切需要擴(kuò)大道路通行能力?，F(xiàn)階段我國高速公路擴(kuò)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(shè)計(jì)方法。本文依托合寧高速公路改擴(kuò)建工程，研究了舊路水泥板碎石化后的路基路面結(jié)構(gòu)拼接技術(shù)對路面結(jié)構(gòu)壽命的影響。。主要工作包括以下幾個(gè)方面:　　首先，對合寧高速公路改擴(kuò)建的路基拼接試驗(yàn)段進(jìn)行了沉降板的埋設(shè)和觀測。用拼接路基頂面的最大沉降量為目標(biāo)函數(shù)，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(shù)的靈敏度函數(shù)，根據(jù)參數(shù)敏感性分析的結(jié)果，確定了需要使用檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行反算的參數(shù)。研究了基于現(xiàn)場沉降板檢測數(shù)據(jù)反算待定參數(shù)的方法。根據(jù)反算參數(shù)通過Biot固結(jié)有限元模型計(jì)算得到路面結(jié)構(gòu)鋪筑后引起的拼接路基表面差異沉降。　　第二，使用基于強(qiáng)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(zhǔn)則間的參數(shù)轉(zhuǎn)化方法。以路面結(jié)構(gòu)層所能承受的路基頂面最大差異變形為控制指標(biāo)，提出了路基路面結(jié)構(gòu)整體安全系數(shù)為邊坡強(qiáng)度安全儲(chǔ)備系數(shù)的控制方法。研究了拼接路基邊坡穩(wěn)定分析臨界參數(shù)法的繪制原理及實(shí)例?！　? 第三，通過現(xiàn)場試驗(yàn)，結(jié)合承載板得到的當(dāng)量回彈模量檢測結(jié)果，確定了合適的舊水泥路面碎石化拼接施工工藝。推導(dǎo)了道路承載板分層回彈模量檢測法的理論計(jì)算公式，依托合寧高速公路擴(kuò)建工程的分層承載板檢測結(jié)果進(jìn)行了各層路面結(jié)構(gòu)的回彈模量反算，并用有限元計(jì)算結(jié)果繪制的諾模圖得到了含過渡區(qū)域的拼接接縫兩側(cè)基層頂面當(dāng)量回彈模量分布?！　? 第四，推導(dǎo)了道路材料以應(yīng)力和應(yīng)變?yōu)樽兞康膿p傷演化方程形式?；诳刂茟?yīng)力的小梁彎曲疲勞試驗(yàn)，用斷裂韌度為控制指標(biāo)分別反算了以應(yīng)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(yīng)變?yōu)榭刂浦笜?biāo)反算了以應(yīng)變?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(yīng)力損傷方程、瀝青混合料的應(yīng)力損傷方程和應(yīng)變損傷方程的壽命預(yù)測能力進(jìn)行了驗(yàn)證。第五，分析了路面結(jié)構(gòu)參數(shù)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(shè)計(jì)措施。提出高速公路擴(kuò)建工程中基于損傷等效的水泥穩(wěn)定層當(dāng)量軸載系數(shù)EALF和基于損傷等效的水泥穩(wěn)定碎石層抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)Ks的計(jì)算公式。　　最后，分析了路面結(jié)構(gòu)參數(shù)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(shè)計(jì)措施。提出高速公路擴(kuò)建工程中基于損傷等效的接縫處瀝青層當(dāng)量軸載系數(shù)EALF和基于損傷等效的接縫處瀝層抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)Ks的計(jì)算公式?！　? 本文將拼接工況下的路基設(shè)計(jì)和路面設(shè)計(jì)相結(jié)合，提出了以路面結(jié)果的需求控制路基設(shè)計(jì)的方法。根據(jù)現(xiàn)場檢測獲得了各結(jié)構(gòu)層回彈模量參數(shù)和接縫兩側(cè)基層頂面當(dāng)量回彈模量分布。研究了高速公路擴(kuò)建工程中拼接水穩(wěn)層和接縫處瀝青層的壽命分析，彌補(bǔ)了現(xiàn)行的瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范在拼接路面結(jié)構(gòu)研究方向上的不足。

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