[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(jì)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(duì)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(dòng)理論推導(dǎo)了水泥板的振動(dòng)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(dòng)頻率兩方面控制，而振動(dòng)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(duì)振動(dòng)方程的求解，得到了K地基上板的最低固有頻率公式;并計(jì)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(shí)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(chǎng)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(jí)配問題;　　然后，本文對(duì)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(jì)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(shí)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(shí)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(shí)，提高其模量對(duì)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(duì)美國碎石化加鋪路面設(shè)計(jì)通常采用的Af經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法及AASTHO經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的分析，指出兩種經(jīng)驗(yàn)法存在的問題;通過對(duì)碎石化加鋪路面失效模式的分析，探討其設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)算的力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)法，并提供了厚度推薦值。

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