旧水泥混凝土路面沥青加铺层设计方法研究

摘要

在旧水泥混凝土路面上加铺沥青面层是一种常用的、有效的路面修复技术，具有工期短、对交通影响小、修复后路面服务性能好等优点，己成为旧路改造的一项常用措施。但沥青加铺层在使用过程中很容易出现反射裂缝，这对修复后的路面使用寿命产生很大的负面影响，因此，如何延缓与控制反射裂缝是沥青加铺层设计的关键，也是难点。目前，国内外旧水泥混凝土路面沥青加铺层的设计方法尚未完善，至今仍未有公认的合理可行的设计方法。本文在前人研究的基础上，对考虑反射裂缝的旧水泥混凝土路面上沥青加铺层设计方法进行了进一步探索和研究。 旧水泥混凝土路面沥青加铺层的设计不仅涉及旧路面的损坏、结构状况、交通状况、环境因素，而且还需要合适的力学分析模型、正确的材料参数、有效的防反射裂缝措施等，内容广泛、复杂多变。本文首先从旧路的调查评价入手，建立了路面使用性能和路面结构性能两个方面共六项指标的旧路综合评价体系，以便确定采取改造措施的路段和方案，也为加铺层设计提供依据和数据。对目前相对成熟的几种加铺层设计方法进行比较分析，提出值得借鉴的方面和有待改进的方面。再通过三维有限元方法计算了荷载作用下含土工合成材料夹层的沥青加铺层力学响应情况，分析加铺层底应力及弯沉随加铺层厚度、加铺层模量、旧水泥混凝土层模量、夹层模量、基础模量等的变化规律以及影响程度。比较和分析国内外关于旧水泥混凝土路面上加铺沥青层的设计思想和设计方法，在有限元仿真分析的基础上，根据加铺层的破坏机理，提出四项控制指标：混凝土板弯拉应力、最不利荷载作用下接缝处沥青加铺层底的拉应力、接缝处沥青加铺层底的剪应力、接缝两侧沥青加铺层底的弯沉差，并建立起以控制反射裂缝为主的多指标旧水泥混凝土路面沥青加铺层设计方法。 本文得到了2006年重庆市建设委员会科技项目“重庆市城市道路路面改造技术规范”的资助。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的提出与意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要研究内容

第二章旧水泥混凝土路面调查评定与病害分析

2.1旧水泥混凝土路面状况评定方法

2.2路面使用性能的调查评定

2.2.1路面破损调查

2.2.2路面平整度调查

2.2.3路面抗滑性能调查

2.2.4路面使用性能综合评定

2.3路面结构性能的调查评定

2.3.1弯沉调查

2.3.2接缝传荷能力评定

2.3.3板底脱空状况评定

2.4水泥混凝土路面损坏原因分析

2.4.1裂缝

2.4.2板角断裂

2.4.3接缝材料破损

2.4.4边、角剥落

2.4.5错台

2.4.6唧泥

2.4.7拱起

2.4.8表面裂纹与层状剥落

2.4.9坑洞

2.4.10修补损坏

2.5本章小结

第三章沥青加铺层现有设计方法

3.1国外设计方法简述

3.1.1 AI(美国地沥青协会)弯沉法

3.1.2 COE(美国陆军工程师部队)补足厚度缺额法

3.1.3 AASHTO(美国各州公路运输工作者协会)经验法

3.1.4 ARE法

3.1.5 AASHTO断裂稳固加铺层设计法

3.1.6基于断裂力学的沥青加铺层设计法

3.1.7加州大学伯克利分校的分析体系

3.2国外设计方法简述

3.2.1我国《公路水泥混凝土路面设计规范》设计方法

3.2.2我国《公路沥青路面设计规范》设计方法

3.3本章小结

第四章沥青加铺层设计改进方法研究

4.1有限元计算模型与参数

4.1.1实体模型设定

4.1.2计算参数设定

4.1.3临界荷位的选取

4.1.4有限元模型生成

4.1.5材料的几种强度理论

4.2沥青加铺层应力响应的影响因素分析

4.2.1夹层模量对加铺层的影响分析

4.2.2水泥混凝土板模量对加铺层的影响分析

4.2.3基础模量对加铺层的影响分析

4.2.4沥青混凝土模量对加铺层的影响分析

4.2.5沥青加铺层厚度对加铺层的影响分析

4.2.6各参数对加铺层的影响分析小结

4.3沥青加铺层设计改进方法探讨

4.3.1设计步骤

4.3.2设计参数

4.3.3设计指标

4.3.4加铺层厚度计算

4.3.5加铺层设计流程

第五章水泥混凝土路面沥青层加铺技术的应用

5.1旧水泥混凝土路面处治技术

5.1.1板块严重断裂的处治

5.1.2板块局部或轻微断裂的处治

5.1.3板边、板角修补

5.1.4接缝碎裂的处理方法

5.1.5裂缝的修补方法

5.1.6唧泥的处理方法

5.1.7错台的处理方法

5.1.8基层的处理方法

5.2反射裂缝防治技术

5.2.1反射裂缝的产生及扩展机理

5.2.2防治反射裂缝的措施

5.3沥青加铺层施工技术

5.3.1防裂夹层制作技术

5.3.2沥青路面机械摊铺工艺及控制

5.3.3沥青面层材料的质量控制

5.3.4碾压质量控制

5.3.5接缝处理技术

第六章结论及建议

6.1主要成果与结论

6.2进一步研究设想

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目