[博士]舊水泥混凝土路面共振碎石化及瀝青加鋪技術(shù)

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　　[博士]舊水泥混凝土路面共振碎石化及瀝青加鋪技術(shù)　　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：同濟(jì)大學(xué)　　學(xué)位年度：2008　　目前需加鋪瀝青面層的舊水泥混凝土路面的比例越來越高，如何解決其關(guān)鍵技術(shù)問題顯得非常迫切。雖共振碎石化技術(shù)在美國“白+黑”工程中得到廣泛應(yīng)用，但在國內(nèi)尚屬空白，其碎石化力學(xué)機(jī)理、碎石化層材料及結(jié)構(gòu)特性、含碎石化層路面結(jié)構(gòu)在荷載作用下的力學(xué)響應(yīng)、瀝青加鋪層厚度設(shè)計方法等需做許多研究工作。本文結(jié)合我國大量舊水泥路面加鋪改造的技術(shù)需求，對這些問題進(jìn)行研究?！　? 首先，論文在分析共振碎石化過程的基礎(chǔ)上，根據(jù)振動理論推導(dǎo)了水泥板的振動響應(yīng)方程，從中指出“共振”的原理，提出應(yīng)從錘頭激振力和振動頻率兩方面控制，而振動頻率至關(guān)重要，是決定能否實(shí)現(xiàn)水泥板“共振”的關(guān)鍵因素。通過對振動方程的求解，得到了K地基上板的最低固有頻率公式;并計算了不同路況條件下水泥板的固有頻率。在此基礎(chǔ)上提出了共振碎石化時碎石化機(jī)施工參數(shù)選取的幾條建議。　　其次，根據(jù)試驗(yàn)路段的試驗(yàn)分析，展開了碎石化層材料性能和結(jié)構(gòu)性能的研究。通過現(xiàn)場調(diào)查、鉆芯取樣、開挖檢查坑的手段，獲得了碎石化層基本物理特性參數(shù)，明確了碎石化層的級配問題;　　然后，本文對含碎石化層的瀝青加鋪路面結(jié)構(gòu)建立了有限元模型并進(jìn)行計算分析。結(jié)果表明，荷載作用中心點(diǎn)及附近一定區(qū)域，瀝青加鋪層層底受拉;當(dāng)碎石化層模量較小(接近300MPa)或加鋪層厚(大于20cm)時層底拉應(yīng)力均較大，在重載作用下層底拉應(yīng)力更大，因此碎石化道路必須驗(yàn)算瀝青層層底拉應(yīng)力指標(biāo)。為使瀝青層層拉應(yīng)力峰值不至于過大甚至超過容許拉應(yīng)力，使得受拉區(qū)域控制在一定范圍以內(nèi)，同時為降低加鋪層豎向剪應(yīng)力及土基頂面壓應(yīng)變，碎石化層的模量不宜太小，建議控制在500MPa以上。碎石化層模量在1000MPa以上時，提高其模量對降低彎沉貢不大，考慮到碎石化層模量越大，說明破碎越不徹底，加鋪路面產(chǎn)生反射裂縫的可能性也越大，碎石化層模量建議控制在1000MPa以下?！　? 最后，文中通過對美國碎石化加鋪路面設(shè)計通常采用的Af經(jīng)驗(yàn)設(shè)計法及AASTHO經(jīng)驗(yàn)設(shè)計法的分析，指出兩種經(jīng)驗(yàn)法存在的問題;通過對碎石化加鋪路面失效模式的分析，探討其設(shè)計指標(biāo)，采用路表彎沉、瀝青加鋪層層底拉應(yīng)力兩項(xiàng)指標(biāo)控制，是否需要采用土基頂面壓應(yīng)變指標(biāo)控制永久變形仍需進(jìn)一步研究;結(jié)合我國現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計規(guī)范，探討了適于我國舊水泥混凝土路面碎石化瀝青加鋪層厚度計算的力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)法，并提供了厚度推薦值。

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