陡坡急弯路段旧水泥混凝土路面沥青加铺层力学分析

摘要

目前，国内外很多已修的水泥混凝土路面发生了各种病害，严重影响了路面使用性能，已不再满足交通需求。加铺沥青面层是旧水泥混凝土路面维修改造的主要形式之一，它能够改善路面使用性能、提高路面承载能力和延长服务年限。
　　由于旧水泥混凝土路面存在接缝和裂缝，在交通荷载、温度变化等因素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，容易形成早期破坏。尤其是在陡坡和急弯路段，路面所受荷载更加复杂、加铺层内力更大，加铺层更容易产生反射裂缝以及车辙、推移等病害。作为防治沥青加铺层反射裂缝的重要措施之一，应力吸收层具有较多的优点，其通常具有较低的弹性模量和较高的韧性，能够通过自身的较强的塑性变形能力来吸收水泥混凝土板接缝处的应力，从而有效减缓反射裂缝的产生和扩展。因此，分析陡坡急弯路段旧水泥混凝土路面接缝处沥青加铺层的受力状态以及研究应力吸收层对加铺层荷载应力的影响具有必要性，本文在前人研究的基础上，继续对这两个问题进行深入地理论分析。
　　本文采用三维有限元方法，利用ANSYS有限元程序，建立了旧水泥混凝土路面沥青加铺层路面结构的三维有限元模型。并运用材料强度理论，分析了在陡坡和急弯路段荷载作用下水泥混凝土板接缝处沥青加铺层的内力响应，以及应力吸收层对加铺层应力的影响。主要研究内容及如下：
　　（1）分析纵坡处不同纵向水平荷载的作用下，沥青加铺层表面和底部的拉应力、剪应力以及接缝处两侧弯沉差的响应规律。
　　（2）探究在纵向水平荷载、横向水平荷载作用下，沥青加铺层内最大主应力、等效应力、最大剪应力、最大拉应变随深度变化的规律。
　　（3）分析在一定的水平力作用下沥青加铺层厚度、模量以及轴载变化对加铺层内力及弯沉的影响。
　　（4）分析应力吸收层厚度和模量变化对沥青加铺层和应力吸收层的荷载应力及弯沉的影响，并探究应力吸收层合理的设置厚度和模量。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 有限元方法应用及强度理论

2.1 有限元基本理论及使用软件介绍

2.2 沥青加铺层模型所用单元类型介绍

2.3 强度理论

2.4本章小结

第3章 陡坡急弯路段荷载作用下加铺层的力学响应

3.1 数值模型

3.2 荷载作用的形式

3.3 汽车对路面作用力分析

3.4 纵坡路段接缝处沥青加铺层力学分析

3.5 弯道路段接缝处沥青加铺层力学分析

3.6 本章小结

第4章 应力吸收层对荷载应力的影响分析

4.1 设置应力吸收层对加铺层荷载应力的影响

4.2 应力吸收层厚度对加铺层荷载应力的影响

4.3 应力吸收层模量对加铺层荷载应力的影响分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

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