[博士]重載交通水泥混凝土路面材料與結(jié)構(gòu)研究

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　　[博士]重載交通水泥混凝土路面材料與結(jié)構(gòu)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：長安大學(xué)　　學(xué)位年度：2005　　重載交通現(xiàn)象是世界范圍內(nèi)普遍存在的問題，己引起國內(nèi)外道路工作者的關(guān)注，并對此進(jìn)行了許多嘗試性和探討性的研究。本文從材料與結(jié)構(gòu)兩方面對重載交通水泥混凝土路面修筑技術(shù)進(jìn)行了深入研究?！　? (1)在分析重載交通條件下水泥混凝土路面損壞特征及其機(jī)理的基礎(chǔ)上，從材料與結(jié)構(gòu)方面提出了防止或者減少沖刷破壞、疲勞破壞和磨損等措施。針對沖刷破壞，比較有效的途徑是設(shè)置傳力桿和路面內(nèi)部排水系統(tǒng)，以及采用耐沖刷的高模量基層材料，如貧混凝土基層和水泥穩(wěn)定碎石基層;針對早期疲勞破壞，問題解決的途徑有兩條:一是在現(xiàn)有設(shè)計(jì)抗折強(qiáng)度5.0MPa基礎(chǔ)上，增加面板厚度;二是在基本不增加板厚的基礎(chǔ)上，提高路面的設(shè)計(jì)抗折強(qiáng)度，以提高路面板抵抗重軸載疲勞破壞的能力?！　? (2)為了增強(qiáng)有限路面厚度抵抗重軸載破壞的能力，降低原材料消耗及水化熱，對基于重載交通的高性能路面混凝土進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究，提出了具有優(yōu)良路用性能的HPPC組成設(shè)計(jì)方法及施工工藝?！　? (3)現(xiàn)行規(guī)范中基頂當(dāng)量回彈模量換算方法是建立在彎沉等效基礎(chǔ)之上的，這種　　方法掩蓋了半剛性基層的特性，尤其是重載交通水泥混凝土路面下的高模量基層特性，使得荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力計(jì)算值出現(xiàn)較大的偏差‘本文在大量計(jì)算基礎(chǔ)上，分別建立了以板底拉應(yīng)力和溫度翹曲應(yīng)力為等效原則的基頂當(dāng)量回彈模量換算方法?！　? (4)現(xiàn)行規(guī)范中雙層板荷載應(yīng)力分析仍采用了彈性薄板基本假設(shè)，未能考慮雙層板的豎向壓縮和橫向剪切變形，過分?jǐn)U大了基層的支撐作用，致使計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)較大的偏差。本文在大量計(jì)算的基礎(chǔ)上，建立了雙層板荷載應(yīng)力實(shí)用計(jì)算方法?！　? (5)為了便于應(yīng)用及避免查用諾漠圖時出現(xiàn)偏差，本文針對通用的設(shè)計(jì)條件進(jìn)行大量的有限元分析，根據(jù)計(jì)算結(jié)果建立了具有較高精度的溫度翹曲應(yīng)力系數(shù)和溫度應(yīng)力系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式?！　? (6)溫度變化對接縫傳荷效能的影響較大，負(fù)溫度梯度的作用有利于降低板邊撓度值，而對于特定路面結(jié)構(gòu)，傳荷系數(shù)是溫度和時間的函數(shù)。在計(jì)算臨界荷位處溫度應(yīng)力和荷載應(yīng)力時可不考慮傳力桿的影響，對縱縫設(shè)拉桿時建議在計(jì)算溫度應(yīng)力時引入拉桿修正系數(shù)(krT=1.02-1.05 ).　　 (7)有限元分析表明，輪載或者溫度變化作用下傳力桿/混凝土界面存在明顯應(yīng)力集中現(xiàn)象，致使界面處容易形成初始裂縫和擠碎，使傳力桿松動量增大，降低傳荷能力，甚至導(dǎo)致接縫損壞。傳力桿裝置改進(jìn)的初步研究表明，保護(hù)套能有效減少傳力桿/混凝土界面處應(yīng)力集中現(xiàn)象，提高接縫傳荷能力的耐久性，并討論了保護(hù)套的設(shè)計(jì)及制作方法?！　? (8)通過對重載交通特性、材料性能與結(jié)構(gòu)組合等方面的研究，及對現(xiàn)有重載交通水泥混凝土路面使用狀況、破損機(jī)理等綜合分析，在廣泛搜集有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，提出了重載交通路面結(jié)構(gòu)組合的原則，并給出了重載交通水泥混凝土路面的典型構(gòu)。　　 (9)針對重載交通混凝土路面出現(xiàn)的典型破壞現(xiàn)象，初步提出了以控制疲勞斷裂和沖刷損壞作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，井以最大限載水平為驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)的重載交通水泥混凝土路面的設(shè)計(jì)方法。

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