设置隔离层的水泥砼路面新结构实验研究及计算分析

摘要

水泥混凝土路面破坏问题是国内外十分关注的课题，虽然已经取得了一些研究成果，但路面早期破坏的问题仍难以有效解决。针对这一问题，本文进行了如下研究： 前期研究工作显示：过渡层及其破坏将导致路面在低应力水平下发生断裂破坏，基于破坏机理提出的一种新型路面结构型式，即“设置隔离层的水泥混凝土路面结构”具有优良的抗裂性能。本文从水泥混凝土路面结构实际模型与理想模型之间的差异出发，结合断裂力学原理和传统力学理论，对水泥混凝土路面的破坏过程进行了进一步分析。 通过两次疲劳实验和路面结构破坏实验表明：过渡层对路面材料的力学性能影响十分显著，设置隔离层的路面结构较传统路面结构其承载力显著提高，疲劳性能大大改善。实验验证了隔离层理论的正确性。 本文建立并验证了适合于隔离层路面结构的合理计算模型。并利用该模型，计算分析了实际道路中隔离层路面结构在不同设计参数及荷载下的力学性能变化规律，总结出隔离层路面结构在单轴荷载作用下的荷载应力计算公式以及温度翘曲复合应力计算公式。最后，还对设置隔离层路面结构设计方法中的相关参数取值进行了分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1论文的研究背景和意义

1.2路面破坏研究现状及存在的问题

1.2.1路面破坏研究现状

1.2.2存在的问题

1.2.3从新的角度认识路面破坏问题

1.3隔离层路面结构前期研究的主要结论

1.4本文主要的研究内容和工作

第二章水泥混凝土路面破坏过程分析及合理路面结构型式的确定

2.1水泥混凝土路面破坏过程分析

2.1.1水泥混凝土路面结构的理想模型

2.1.2过渡层的概念及其形成过程

2.1.3过渡层破坏过程分析

2.1.4常规强度理论和断裂力学理论对过渡层的不同认识

2.1.5从疲劳的角度进一步阐述过渡层对混凝土面层破坏的影响

2.1.6面层与基层相互作用引起的三种基本破坏形式及其影响

2.2水泥混凝土路面合理结构型式的确定

2.2.1基于破坏机理的抗裂合理路面结构

2.2.2理想隔离层材料应具备的特性

2.3本章小结

第三章过渡层对材料性能的影响及设置隔离层路面结构的实验研究

3.1过渡层对材料性能的影响实验

3.1.1第一次疲劳实验

3.1.2第二次疲劳实验

3.2设置隔离层路面结构的实验研究

3.2.1隔离层路面结构前期实验研究

3.2.2路面板实验研究目的、内容、方案及相关问题

3.2.3路面板实验一

3.2.4路面板实验二

3.2.5两次路面板实验综合对比情况

3.3本章小结

第四章设置隔离层路面结构的计算分析

4.1隔离层路面结构有限元合理计算模型的建立与验证

4.1.1隔离层路面结构有限元计算模型的建立

4.1.2设置透水滤浆隔离结合层的普通混凝土路面板计算验证

4.1.3设置塑料薄膜隔离层的普通混凝土路面板计算验证

4.2设置隔离层的实际路面结构计算

4.2.1设置隔离层的实际路面结构面层平面分块

4.2.2实际路面板计算模型的建立

4.2.3本文的计算工况

4.2.4各工况的计算结果

4.3设置隔离层的实际路面结构计算结果分析

4.3.1不同计算参数对隔离层路面结构受力情况的影响分析

4.3.2隔离层路面结构荷载应力计算公式

4.3.3隔离层路面结构温度翘曲复合应力计算公式

4.4第二种基本破坏形式对传统水泥混凝土路面结构的影响分析

4.4.1传统路面结构发生第二种基本破坏形式后的计算模型

4.4.2有限元计算

4.4.3计算结果及结论

4.5设置隔离层的水泥砼路面结构设计参数分析

4.5.1设计步骤

4.5.2设计参数分析

4.6本章小结

第五章试验路情况及经济效益分析

5.1盐井试验路初步观察和研究

5.1.1试验路的修筑

5.1.2试验路的初步观察和研究

5.2经济效益分析

5.3本章小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

攻读学位期间参加的科研项目及发表的论文