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[博士]舊PCC路面上AC加鋪層設(shè)計方法的研究
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[博士]舊PCC路面上AC加鋪層設(shè)計方法的研究 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:同濟大學(xué) 學(xué)位年度:2002 舊水泥混凝土(PCC)路面上加鋪瀝青罩面層(AC),包含剛?cè)醿煞N結(jié)構(gòu)形式,而且再采用土工織物夾層防治/延緩反射裂縫,形成了復(fù)雜的復(fù)合結(jié)構(gòu)。對于這種結(jié)構(gòu),目前還沒有一個成熟的研究模型,繼續(xù)開展舊PCC路面上加罩AC面層的反射裂縫和防治反射裂縫的加鋪層設(shè)計方法這方面的研究,不僅是必要的,而且具有實用價值. 本文首先借助有限元軟件ANSYS對舊PCC路面上AC加鋪層的復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析,包括夾層的效果、加鋪層厚度和加鋪層模量的影響.有限元分析表明:(1)夾層的效果取決于夾層的模量,夾層模量要大于500 MPa才能減小加鋪層底部的各個應(yīng)力分量,模量太低的夾層效果較差.通常說來,玻璃纖維網(wǎng)格夾層的效果要比土工布的好。加鋪層中部的夾層對加鋪層底部的內(nèi)力影響很小.但它能減小加鋪層頂部的彎沉,因此,同時在加鋪層底部和中部鋪設(shè)夾層,能減小整體彎沉,提高結(jié)構(gòu)抗車轍的能力。(2)加鋪層的厚度對加鋪層中的應(yīng)力影響很大,等效應(yīng)力和最大剪應(yīng)力隨加鋪層厚度的增加而減小,減小的幅值約為4.7~6.2 %/cm,平均值為5.4 %/cm。加鋪層厚度減小加鋪層底面彎沉差的平均效果為5.3%/an,即,加鋪層每增加1厚度可以減少加鋪層底面彎沉差5%左右.③加鋪層的模量同樣影響加鋪層中的應(yīng)力.加鋪層的模量提高,應(yīng)力也隨之增大,幅度為1.5 ~4.1 %1100MPa平均增加2.5%/100MPa。加鋪層的彎沉和彎沉差隨著加鋪層模量的增加而減小,加鋪層底面彎沉差隨加鋪層模量的平均變化為3.S%/100 MPa,而且彎沉差減小的幅度比絕對彎沉的大?! ? 為了評價土工織物的防反效果,設(shè)計了一些室內(nèi)試驗,包括中梁彎拉強度試驗、中梁?! 谠囼灪蛙囖H試驗。中梁彎拉強度試驗表明,土工織物對瀝青混凝土材料有加筋作用。盡管 試驗結(jié)果和有限元中梁強度分析結(jié)果不完全一致,但是玻璃纖維網(wǎng)格夾層材料由于其高模量 小變形的優(yōu)良性質(zhì),在兩種分析中都表現(xiàn)出對瀝青混凝土的加筋作用,底部使用玻璃纖維網(wǎng) 格的雙層加筋效果也是可以肯定的.車轍試驗表明:若要提高瀝青混凝土材料的臨界應(yīng)變,似乎土工布的效果比玻璃纖維網(wǎng)格的要好?! ? 試驗路研究和實體工程分析表明:浦東南路舊路改建工程加鋪層效果較好,至今已二年半左右,未見反射裂縫出現(xiàn)。路面接縫處的彎沉與彎沉差的實測值與理論計算值基本一致?! ? 最后,在以上的理論分析和室內(nèi)試驗結(jié)果基礎(chǔ)上,本文對各種加鋪層設(shè)計方法進(jìn)行比較分析之后,結(jié)合試驗路觀測結(jié)果,提出了一種考慮反射裂縫的舊PCC路面上AC加鋪層設(shè)計方法,并對該設(shè)計方法的進(jìn)一步完善提出了設(shè)想。
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