加宽路基沥青路面反射裂缝防治技术研究

摘要

加宽路基沥青路面的反射裂缝不但导致使路面使用性能老化，影响行车舒适性，而且由于路表水下浸，从而影响路基的强度与稳定性。在行车荷载重复作用和周期性变化环境温度的影响下，经常使得裂缝迅速向四周扩展，从而大大缩短了罩面层的使用寿命。
　　对于加宽路基反射裂缝的形成和发展，一般认为由于温度变化引起混凝土收缩和交通荷载驶过接缝，使得缝端附近的沥青混凝土材料内产生应力集中，导致沥青路面反射裂缝的产生和发展。温度变化时路面基层长度发生变化，在接缝/裂缝处诱发拉伸应力。若此接缝处的沥青面层拉伸强度不足则很快出现裂缝。国内外沥青路面的各种防裂效果的防裂效果和机理不相同，而且各类措施防裂效果很有限。所以，如何采取措施以较少或延缓路面的反射裂缝应根据加宽路基结构的实际情况，从加宽路基填土控制以及沥青路面相关辅助材料等多方面的情况入手，综合利用多种措施与方法对路基路面进行处理以达到最佳的裂缝防治效果。
　　本论文针对公路加宽扩建工程中，影响路基变形与稳定的关键技术问题，以拉林至五常至省界扩建工程项目为依托，通过现场勘察与试验研究，对新旧路基下地基性状变化规律进行了对比分析，提出了压实度控制标准，并为数值分析提供可靠的计算参数;对路堤加宽工程路基变形性状及路堤稳定性进行了弹塑性有限元分析，研究了各相关因素对加宽路堤变形与稳定规律的影响，提出了相应的建议，给出了推荐方案;探讨了加宽工程的路基变形规律，制定了相应的施工工艺和方法，提出了路基沉降与变形的控制对策和质量控制标准。
　　对于新旧路基结合部容易产生的两种裂缝形式，以土工格栅防治反射裂缝为主要研究对象，数值模拟路基结合部产生不同裂缝宽度和不同差异沉降的路面结构应力分布状态，得出土工格栅的最佳铺筑位置、格栅防治裂缝的适用条件;对土工格栅及其防治裂缝效果进行相关试验，探讨了格栅强度的变化规律和防止裂缝延缓的效果;对不同温度下的层间抗剪性能进行分析，确定不同品种沥青的最佳沥青用量，并对不同铺筑方式进行试验推荐出最佳施工方案。研究成果对提高公路加宽扩建项目的工程质量和使用寿命具有重要的理论意义与实践意义。

目录

摘要

1 绪论

1．1 问题的提出、研究目的及意义

1．2 国内外路基加宽的研究现状

1．2．1 国内外公路加宽现状

1．2．2 路基加宽形式及其特点

1．2．3 路基加宽的计算分析

1．2．4 路基工程的稳定性计算及评价方法

1．2．5 路基加宽的工程措施

1．3 国内外沥青路面裂缝防治技术的研究现状

1．3．1 沥青路面裂缝产生原因和机理

1．3．2 沥青路面反射裂缝防治技术措施比较

1．4 论文的主要内容

2 加宽路基变形的弹塑性有限元分析

2．1 有限元计算的基本假定

2．2 基本原理

2．3 土的本构模型和屈服准则

2．4 计算类型和单元类型的选择

2．4．1 平面应变单元

2．4．2 土工格栅单元

2．5 几何模型和计算参数的确定

2．5．1 标准几何断面

2．5．2 路基、地基材料参数

2．6 旧路基与地基初始应力场的确定与施加

2．7 旧路加宽施工过程的模拟分析

2．8 典型断面的有限元计算

2．8．1 K22+150断面

2．8．2 K23+900断面

2．9 本章小结

3 加宽路基变形应力与稳定性数值计算分析

3．1 土工格栅的应用对附加变形的影响

3．2 台阶开挖方式对附加变形的影响

3．2．1 旧路台阶的开挖方式

3．2．2 旧路基不同开挖方式下的新旧路堤附加变形性状

3．3 地基参数对新旧路堤附加变形的影响

3．4 土工格栅对新旧路堤附加应力的影响

3．5 新填土模量Eu对新旧路堤附加应力的影响

3．6 边坡稳定性的评价方法分析

3．6．1 极限平衡法

3．6．2 有限元强度折减法

3．7 路堤稳定安全系数标准

3．8 加宽路堤稳定性的影响因素分析

3．8．1 加宽路堤填筑高度对加宽路堤稳定性的影响

3．8．2 新加宽路堤填料对加宽路堤稳定性的影响

3．8．3 加宽路基地基参数对加宽路堤稳定性的影响

3．9 本章小结

4 沥青路面加铺玻纤格栅预防反射裂缝的性能分析

4．1 有限元分析计算模型及参数

4．2 不同裂缝宽度的分析结果

4．3 不同高差沉降的分析结果

4．4 弯拉试验结果分析

4．4．1 不同裂缝宽度试验

4．4．2 无侧限6mm裂缝宽度弯拉试验

4．4．3 不同沉降高差试验

4．5 荷载往复试验结果分析

4．5．1 不同宽度裂缝试验

4．5．2 不同高差试验

4．6 裂缝产生的力学原理

4．6．1 水平宽度裂缝

4．6．2 差异沉降裂缝

4．7 本章小结

5 沥青路面加铺玻纤格栅的层间抗剪性能分析

5．1 抗剪切性能试验

5．1．1 试验方案

5．1．2 试件制作

5．2 基质沥青做粘结材料的抗剪强度分析

5．3 改性沥青做粘结材料的抗剪强度分析

5．4 加铺格栅不同粘结材料的抗剪强度分析

5．5 不同温度下加铺格栅的层间抗剪强度分析

5．6 不同工艺加铺格栅的层间抗剪强度分析

5．7 本章小结

6 依托工程实例分析

6．1 工程概况

6．1．1 技术标准

6．1．2 路线地理位置、地形、地貌、气候

6．1．3 地质构造

6．1．4 工程地质与水文地质条件

6．2 试验路段路基土实验分析

6．2．1 新旧路基下地基工程性质勘察

6．2．2 试验路段路基土弹性模量随压实度变化规律试验

6．2．3 试验路段路基土的压缩试验

6．3 加宽路基施工的技术特点

6．3．1 加宽路基施工技术要点

6．3．2 加铺土工格栅

6．3．3 新旧路基结合部的强夯施工

6．4 试验路段观测

6．5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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