[博士]基于環(huán)境因素的公路隧道路面結(jié)構(gòu)型式研究

內(nèi)容簡介

　　[博士]基于環(huán)境因素的公路隧道路面結(jié)構(gòu)型式研究　　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：2009　　近年來，隨著我國公路建設(shè)的迅速發(fā)展，隧道里程不斷增多，但由于隧道路面處于較為封閉的環(huán)境中，按照一般路段路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法進(jìn)行隧道路面結(jié)構(gòu)設(shè)計不一定適應(yīng)隧道路面的實(shí)際情況，因此公路隧道路面結(jié)構(gòu)型式的選擇引起了越來越多的關(guān)注。本文通過對公路隧道內(nèi)溫度、交通噪聲、照明等環(huán)境進(jìn)行定量分析，并據(jù)此對隧道路面結(jié)構(gòu)與材料選擇、公路隧道內(nèi)降噪優(yōu)化設(shè)計等問題進(jìn)行深入研究，以期為科學(xué)地進(jìn)行公路隧道路面結(jié)構(gòu)與材料選擇提供理論依據(jù)。　　本文主要進(jìn)行了以下幾方面的研究工作:(1)采用有限元理論對公路隧道內(nèi)空氣溫度進(jìn)行測算，并對比了長、短公路隧道內(nèi)空氣溫度的差異，分析了引起這種差異的因素，突破了傳統(tǒng)的對公路隧道內(nèi)環(huán)境僅進(jìn)行粗略的測量現(xiàn)狀。(2)對比分析隧道內(nèi)外路面溫度場的影響因素，認(rèn)為公路隧道內(nèi)路面溫度場分析中僅需考慮空氣對流換熱和空氣輻射換熱2種路表與外界熱交換的形式，通過建模對長、短公路隧道內(nèi)瀝青路面溫度場的相關(guān)指標(biāo)(包括路面結(jié)構(gòu)溫度、變溫速率和溫度梯度)進(jìn)行深入分析，將分析結(jié)果用于隧道內(nèi)水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計，提出長隧道內(nèi)水泥混凝土板長可增加到8-12mo (3)對公路隧道內(nèi)的聲場特性進(jìn)行分析，提出一種簡便適用的公路隧道內(nèi)交通噪聲預(yù)測方法一修正的相干模型，并將其與國際上常用的不相干模型和ASJ模型方法進(jìn)行對比，分析了聲源固定、長空間內(nèi)均為硬邊界和聲源移動、長空間內(nèi)設(shè)有吸聲材料時的三種理論預(yù)測值與實(shí)測值，證明了本文提出的預(yù)測方法可用于進(jìn)一步進(jìn)行公路隧道內(nèi)降噪優(yōu)化設(shè)計。(4)通過構(gòu)建縮尺模型和現(xiàn)場實(shí)測進(jìn)行公路隧道內(nèi)降噪優(yōu)化設(shè)計，研究了吸聲材料的五種布設(shè)位置和三種鋪設(shè)數(shù)量對降噪效果的影響，提出了吸聲材料或吸聲結(jié)構(gòu)的最佳設(shè)置位置和最佳設(shè)置數(shù)量，相關(guān)研究結(jié)論對提高公路隧道內(nèi)降噪設(shè)計的經(jīng)濟(jì)效果、節(jié)約建筑材料具有重要意義。(5)推薦了具有抗滑、降噪、阻燃、反光性能的公路隧道瀝青路面結(jié)構(gòu)型式，從滿足公路隧道路面功能的角度合理確定了混合料的各項(xiàng)設(shè)計參數(shù)，重點(diǎn)試驗(yàn)研究了玻璃珠不同粒徑和不同摻加比例對混合料空隙率、各路用性能、反光效果的影響狀況，推薦最佳的反光材料摻加方案，所得結(jié)論對提高隧道內(nèi)照明效果、促進(jìn)節(jié)能減排具有重要應(yīng)用價值。(6)推薦具有抗滑、降噪性能的公路隧道刻槽水泥路面結(jié)構(gòu)型式，結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)進(jìn)行了刻槽參數(shù)優(yōu)化設(shè)計，研究了刻槽參數(shù)對路面抗滑、降噪及強(qiáng)度性能的影響，提出最佳的刻槽走向、槽型、槽寬、槽深、槽間距方案。此外，以上研究成果均在試驗(yàn)路上進(jìn)行了驗(yàn)證。

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