水泥路面加宽改造结构组合研究

摘要

旧水泥路面改造是公路工程领域内的一大技术难题，从总体趋势看，再生利用型技术是发展的主流方向。然而，目前应用中存在应用标准混乱、应用条件难以界定等问题，给技术方案选择带来不确定因素，加之不少改造工程有拓宽要求，使得改造中路面结构选用困难，技术难度大幅度增加。
　　 新旧路基，路面由于道路施工时间的差异，造成路基固结程度及各结构层压缩程度的不同，从而造成新旧路基，路面的差异沉降，进而导致结合部路面出现裂缝，破损，沉陷，行车不舒适等现象，进而导致路面使用寿命的衰减。因此如何选择加宽路面加铺层及新建路面结构显得尤为重要，合适的路面结构会减小差异沉降引起的附加应力，从而间接提高路面的使用寿命。
　　 结合合宁高速公路改扩建工程，以有限元为主要手段，在进行结构再利用的前提下，结合加宽问题，研究了路基加宽引起的差异沉降。以设计路面结构为基础，拟定了3种加铺结构和4种加宽结构，分析了在拟合的差异沉降曲线下路面结构的受力状况，对比旧板块存在脱空情况下的直接加铺，以结合部最不利受力为标准，明确了拓宽情况下路面结构组合优化的基本原则。然后进行了路面结构组合的优化分析，通过不同结构组合的受力分析对比，确定了冲压和碎石化合理的控制要求，提出了结构再利用时的加铺结构组合优化要求，结合拓宽、加铺两方面的结构组合优化原则，提出了碎石化后加宽加铺的路面结构优化方案。
　　 最后，本文探讨了加宽结合部的受力状况，通过对荷载作用位置的分析，得出最不利荷载作用位置，并由此得出合理的拼接缝位置。然后对加宽路面结构组合的变化对结合部受力影响分析，得出最佳的加铺及加宽路面结构组合。在拓宽的过程中，由于高差的存在，结合部边缘的拓宽结构存在一定的压实不足现象，对压实范围及压实程度变化对结合部受力影响进行了相应的分析。

目录

文摘

英文文摘

第一章 概述

1.1 问题的提出

1.2 我国高速公路改扩建现状

1.3 国内外研究现状

1.3.1 国内旧水泥混凝土路面改造技术状况

1.3.2 差异沉降对路面结构影响分析

1.3.3 新老路结合部研究概况

1.4 论文的主要研究内容和技术路线

第二章 水泥路面典型病害与加铺层结构适应性分析

2.1 引言

2.2 力学模型的建立及材料参数

2.2.1 路面结构与材料参数

2.1.2 碎石化加铺结构有限元模型

2.1.3 冲击破碎加铺结构有限元模型

2.1.4 整板加铺结构有限元模型

2.3 旧水泥板碎石化加铺层受力分析

2.3.1 碎石化程度对加铺层受力影响分析

2.3.2 加铺层参数敏感性分析

2.3.3 加铺结构组合建议

2.3 旧水泥路面冲压破碎加铺层受力分析

2.3.1 荷载作用不同位置受力分析

2.3.2 破碎程度变化时受力分析

2.4 整板加铺加铺层受力分析

2.4.1 荷载作用位置影响分析

2.4.2 脱空对加铺层影响分析

2.4.3 传荷能力变化对加铺层受力影响分析

2.5 本章小节

第三章 加宽路面结构组合与差异沉降关系分析

3.1 路基加宽时路面结构的计算模型

3.1.1 路面结构组合设计

3.1.2 有限元的假定

3.1.3 位移荷载的施加

3.2 差异沉降对老路路面结构的影响

3.2.1 不同旧路处置方式加铺层结构对差异沉降适应性分析

3.2.2 碎石化上层模量对沥青面层附加应力的影响

3.2.3 碎石化下层模量对沥青面层附加应力的影响

3.3 加宽路面不同结构组合附加应力分析

3.3.1 不同路面结构组合对差异沉降适应性分析

3.3.2 路面结构二水泥稳定碎石层的附加应力分析

3.3.3 路面应结构二应力控制层的附加应力分析

3.4 本章小节

第四章 路基路面加宽结合部受力分析

4.1 有限元模型

4.2 路面结构类型及材料参数

4.3 荷载作用不同位置影响分析

4.4 路面结构变化影响分析

4.4.1 旧路不同处置方式对结合部受力影响分析

4.4.2 不同加宽路面结构对结合部受力影响

4.4.3 地基承载能力变化对结合部的受力影响

4.5 压实不足影响分析

4.5.1 压实不足范围变化对结合部受力影响

4.5.2 压实程度不同时结合部受力状况

4.6 本章小节

第五章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 进一步研究的建议

致谢

参考文献

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