【博士】破損水泥混凝土路面的修復設計及可靠性研究【2008】

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內(nèi)容簡介

　　學科專業(yè)：機械設計及理論　　授予學位：博士　　學位授予單位：廣東工業(yè)大學　　學位年度： 2008年　　論文以國道321線廣東高要至封開段水泥混凝土路面改造工程為基礎，針對破損水泥混凝土路面修復設計和路面耐久性可靠性等科學問題，進行了較系統(tǒng)地試驗和深入的研究。運用統(tǒng)計方法分析了破損水泥混凝土路面斷裂破損規(guī)律、在試驗室研究和配制了新型改性瀝青、提出了路面力學性能監(jiān)測手段、并運用有限元方法分析了破損水泥混凝土路面結構和破損水泥混凝土路面加鋪半剛性基層瀝青混凝土路面結構中各參數(shù)變化對其力學響應的影響，為提高修復設計的可靠性和經(jīng)濟性，提供了新的力學檢(監(jiān))測方法和改性瀝青設計，完善了破損水泥混凝土路面修復設計理論?！　≌撐氖紫葘?．2公里長的試驗路分塊編號，對路面斷裂破損狀況進行了詳細的調(diào)查，繪制路面板的斷裂平面圖，統(tǒng)計分析了斷裂位置與行車方向接縫的距離，通過數(shù)值分析找到了路面在隨機的車輛荷載和環(huán)境荷載作用下的斷裂規(guī)律，研究了其斷裂機理，為新建水泥混凝土路面的設計和破損水泥混凝土路面的修復設計提供理論基礎?！　♂槍ζ茡p水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土路面的反射裂縫問題，基于STRATA應力吸收層的防裂原理，采用環(huán)氧樹脂和橡膠粉對A級70號瀝青進行改性，對加入不同比例和劑量改性劑的改性瀝青進行了針入度、軟化點和延度三大指標的試驗，同時進行了低溫延度和扭轉回彈試驗，在實驗室研制出了一種高低溫性能較好的改性瀝青，以該改性瀝青為粘結材料進行了瀝青混合料室內(nèi)試驗，驗證其具有較好的高溫穩(wěn)定性、抗疲勞性能、抗水損壞性能?！　♂槍δ壳芭卸访娉休d力的主要設計指標路面彎沉的局限性，提出了一種以振弦式應變計為基礎新的路面力學性能檢(監(jiān))測手段。首先將振弦式應變計埋入混凝土梁試件和真實混凝土路面，進行了相關的室內(nèi)、室外力學試驗和室外路面的長期測監(jiān)測后，驗證振弦式應變計在水泥混凝土路面的力學性能測試應用中的可行性；設計了路面力學性能長期無線自動監(jiān)測系統(tǒng)和人工半自動監(jiān)測系統(tǒng)，并在試驗路段中埋設了振弦式應變計和溫度傳感器，為破損水泥混凝土路面加鋪修復設計的各結構層力學參數(shù)性能的測試，路面結構溫度場的測試、路面在行車荷載及溫度荷載作用下的應變、應力場的長期監(jiān)測提供了新的方法和手段，為完善破損水泥混凝土路面的修復設計理論和可靠性研究提供新的試驗監(jiān)測方法?！　≌撐睦糜邢拊W分析方法，結合試驗路段實際的結構類型和路面調(diào)查情況，考慮舊路面結構的實際幾何形狀，建立了有限元模型，分析了破損水泥混凝土路面板受到不同的邊界約束條件、荷載作用在路面不同位置、地基模量、路面厚度、脫空尺寸和行車荷載等因素對路面結構力學響應的影響；同時對試驗路不同時期的承載力進行了調(diào)查，分析出加速路面破壞的兩個重要因素：路肩的穩(wěn)定和路面結構的排水能力，針對提高破損水泥混凝土修復的可靠性，提出了在修復設計中必須高度重視路肩的維修和路面結構排水能力的修復的觀點。　　論文利用有限元力學方法對破損水泥混凝土路面沖擊破碎穩(wěn)固或灌漿穩(wěn)固后，加鋪半剛性基層瀝青混凝土路面結構的力學響應進行了分析。將理論計算結果同埋入路面結構的振弦式傳感器所測的應變數(shù)據(jù)以及貝克曼梁測得的彎沉測量結果相比較，驗證了計算模型的有效性和正確性。并以該模型為基礎，分析了舊路面厚度、沖擊破碎尺寸、行車荷載、溫度荷載、加鋪基層的厚度、瀝青混凝土面層模量等因素對舊水泥混凝土路面加鋪路面結構力學響應的影響。本論文理論研究與實驗研究的成果已應用321國道試驗路段?！　?

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