旧水泥混凝土路面加铺沥青层反射裂缝的成因与防治措施

摘要

在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土面层是改善路面使用性能、提高承载能力和延长服务年限的主要措施之一。由于旧水泥混凝土路面存在接缝和裂缝，在交通荷载、环境因素以及二者共同作用下扩展并延伸到沥青加铺层中，形成反射裂缝。其结果是破坏了路面结构的整体性，影响了道路的使用品质，更为严重的是裂缝的存在使得路表雨水有可能通过裂缝渗入土基，从而削弱了路基的强度和稳定性，导致路面的早期破坏。所以目前所面临的主要问题是如何防止或延缓反射裂缝的产生和发展。本文以揭示反射裂缝产生的力学机理、寻求防治反射裂缝的最佳措施为主要目的，通过分析比较把土工合成材料夹层防治反射裂缝的方法作为本文的研究对象，再对夹层防治反射裂缝的作用机理以及夹层材料的使用效果进行系统、深入的理论分析和室内试验研究。
　　 本文通过理论分析沥青加铺层反射裂缝的产生机理及常用防治措施，并运用有限元软件ANSYS分析沥青加铺层在车辆荷载或温度荷载独立作用下及车辆荷载与温度荷载耦合作用下沥青加铺层层底的应力状况，研究各种因素对加铺层力学状况的影响，同时采用有限元方法及室内试验对聚酯玻纤布、土工布、土工格栅等土工合成材料在旧水泥混凝土路面沥青加铺层中的阻裂效果进行分析比较。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1课题研究目的和意义

1.2国内外应用及研究现状

1.3本文主要研究内容

第二章 反射裂缝及防治措施研究

2.1反射裂缝产生的机理

2.2反射裂缝的扩展模式

2.2.1反射裂缝的纵向扩展

2.2.2反射裂缝的横向扩展

2.3反射裂缝的不利影响

2.4防治反射裂缝的措施

2.5土工合成材料防治反射裂缝的机理

2.6本章小结

第三章 车辆荷载作用下沥青加铺层层底荷载应力分析

3.1有限元分析的基本原理和方法及ANSYS简介

3.1.1有限元分析的基本原理和方法

3.1.2 ANSYS简介

3.2计算模型的选取和确定

3.2.1计算模型假设

3.2.2土工合成材料夹层模型的选取

3.2.3单元的选取

3.2.4荷载形式及最不利荷载位置

3.2.5计算模型参数及边界条件

3.2.6模型网格的划分

3.2.7计算点位置选取

3.3沥青加铺层荷载应力影响因素分析

3.3.1材料的几种强度理论

3.3.2沥青加铺层厚度对沥青层底荷载应力的影响

3.3.3轮胎接地压强对沥青加铺层底荷载应力的影响

3.3.4土工合成材料夹层与沥青加铺层粘结性能对加铺层底荷载应力的影响

3.3.5土工合成材料夹层与旧水泥板混凝土粘结性能对加铺层层底荷载应力的影响

3.3.6旧水泥混凝土板底脱空对沥青加铺层底荷载应力的影响

3.4路面结构层材料弹性模量对沥青加铺层底荷载应力的影响分析

3.4.1沥青加铺层弹性模量对加铺层底荷载应力的影响

3.4.2土工合成材料夹层弹性模量对加铺层底荷载应力的影响

3.4.3旧水泥混凝土弹性模量对沥青加铺层底荷载应力的影响

3.4.4水泥稳定碎石弹性模量对沥青加铺层底荷载应力的影响

3.4.5土基回弹模量对沥青加铺层层底荷载应力的影响

3.5车辆荷载作用下不同土工合成材料夹层防治反射裂缝性能比较

3.5.1参数的选取

3.5.2有限元分析与比较

3.6本章小结

第四章 沥青加铺层夹层温度应力及耦合应力分析

4.1沥青加铺层温度应力概述

4.2计算方法与参数

4.3沥青加铺层温度应力的有限元分析

4.3.1降温幅度对沥青加铺层温度应力的影响分析

4.3.2沥青加铺层厚度对加铺层温度应力的影响分析

4.3.3沥青加铺层模量对加铺层温度应力的影响分析

4.3.4土工合成材料模量对加铺层温度应力的影响分析

4.4温度荷载作用下不同夹层防反射裂缝性能的比较

4.5沥青加铺层荷载与温度耦合应力分析

4.5.1沥青加铺层厚度对荷载与温度耦合应力的影响分析

4.5.2沥青加铺层模量对荷载与温度耦合应力的影响分析

4.5.3土工合成材料夹层模量对荷载与温度耦合应力的影响分析

4.6沥青加铺层车辆荷载与温度荷载耦合作用下不同夹层防治反射裂缝性能比较

4.7不同荷载作用下沥青加铺层底荷载应力分析比较

4.8本章小结

第五章 沥青加铺层反射裂缝试验研究

5.1概述

5.2土工合成材料拉伸试验

5.2.1试验介绍

5.2.2试验步骤及注意事项

5.2.3试验结果计算及分析

5.3往返轮载疲劳试验

5.3.1试验介绍

5.3.2试件的制备

5.3.2试验结果与分析

第六章 结论与进一步研究建议

6.1结论

6.2进一步研究建议

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果