老山隧道路面型式选择及结构设计研究

摘要

我国公路建设初期，资金严重短缺，在山区或半山区修筑公路，多以盘山公路为主。这种公路不仅等级低，绕行里程长，占用可耕地多，而且能耗高，安全隐患多，生态环境破坏大。随着经济的迅速发展，人民生活水平大幅提高，公路交通建设规模日益扩大，公路隧道以其可提高线路标准、缩短运营里程、保护环境不破坏森林植被等优点而越来越得到人们的青睐。但是，关于隧道路面的类型、结构和材料设计却没有专门的规范和指南，大部分依靠经验确定。为了避免今后隧道路面设计的盲目性并指导江苏省宁淮高速公路老山隧道路面建设的实际，进行隧道路面类型、结构及材料设计方法研究很有必要。 首先，本文通过调研和文献检索，分析了隧道路面的主要病害及其产生原因并对已有的关于隧道路面结构及材料的研究进行了总结，确定了本文的研究内容和技术路线。在总结当前国内外隧道路面的主要型式的基础上，分析了隧道路面的工作条件对其类型选择的影响，比较了水泥混凝土路面和沥青路面在隧道内使用性能的差异，最后利用灰系统理论对老山隧道的路面型式进行了优选。并根据美国LTPP研究中关于连续配筋混凝土路面的研究成果选择连续配筋混凝土板作为隧道路面的基层，继而分析了几种隧道中常用路面结构对软硬围岩交界面位置软围岩侧路基沉陷的抵抗能力。 然后，本文针对连续配筋混凝土路面的特点，进行了隧道连续配筋混凝土路面结构设计研究，内容包括连续配筋混凝土板厚的设计、配筋的设计及端部锚固的设计。同时利用有限元建模计算了隧道内复合式路面沥青层的受力特性，确定了隧道复合式路面沥青层的合理厚度，提出了以抗剪指标进行控制的混合料设计方法，并分析了沥青层与水泥混凝土层间连接状况不同时各层的受力状况，为合理选择层间粘结条件提供理论依据。 最后，论文通过实体试验段工程分析了隧道内连续配筋混凝土路面板及其端部锚固的施工工艺及组织顺序，并给出了相应的质量检验标准。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1研究背景及选题意义

1.2隧道路面研究现状

1.3问题的提出

1.4论文依托工程简介

1.5论文主要研究内容及技术路线

第二章老山隧道路面结构型式选择

2.1隧道路面面层型式选择

2.1.1国内外隧道路面表层型式

2.1.2隧道路面的工作条件及其对面层型式选择的影响

2.1.3隧道路面的路表特征

2.1.4高等级隧道路面选型策略

2.2隧道路面基层型式选择

2.2.1调查段基本参数

2.2.2调查数据分析

2.3几种路面结构组合性能比较

2.4本章小结

第三章隧道连续配筋混凝土板设计研究

3.1隧道内连续配筋混凝土板厚的设计研究

3.1.1临界荷位的确定

3.1.2基岩模量对连续配筋混凝土板受力的影响

3.1.3找平层厚度对连续配筋混凝土板受力的影响

3.1.4沥青覆盖层厚度对连续配筋混凝土板受力的影响

3.1.5荷载应力公式回归

3.1.8隧道连续配筋混凝土路面板厚设计

3.2隧道连续配筋混凝土板配筋设计研究

3.2.1理论分析

3.2.2计算示例

3.3连续配筋混凝土板端部锚固设计

3.3.1几种常用端部锚固方式的比较

3.3.2连续配筋混凝土板的端部位移计算

3.3.3毛勒缝型号的选择

3.3.4隧道连续配筋混凝土板端部锚固设计示例

3.4本章小结

第四章CRCP+AC隧道路面的沥青层设计

4.1隧道复合式路面沥青层厚度选择

4.1.1控制参数的确定

4.1.2沥青层厚度与层间抗剪强度的关系

4.1.3沥青层厚度对其底面反射裂缝的影响

4.2隧道复合式路面沥青层混合料设计研究

4.2.1隧道复合式路面沥青层最大剪应力及其影响因素分析

4.2.2隧道内复合式路面沥青层最大剪应力公式回归

4.2.3回归公式验证

4.2.4以抗剪指标进行隧道沥青混合料设计的流程

4.2.5隧道复合式路面沥青层混合料设计示例

4.3隧道复合式路面层间粘结状况分析

4.3.1有限元层间粘结条件简介

4.3.2有限元计算结果分析

4.4隧道内沥青路面的高温稳定性研究

4.4.1环境温度对混合料高温稳定性的影响

4.4.2压实度和荷载对沥青混合料高温抗车辙性能的影响

4.4.3刚性基层上双层沥青混凝土层的高温稳定性研究

4.5本章小结

第五章隧道连续配筋混凝土板施工

5.1连续配筋混凝土路面的施工

5.1.1连续配筋混凝土路面水泥混凝土材料的要求

5.1.2施工准备工作

5.1.3钢筋设置

5.1.4混凝土板的施工顺序和施工技术

5.1.4质量控制和检查

5.2毛勒缝施工

5.3隧道路面排水设置

5.3.1面层结构边缘排水

5.3.2路基顶面排水

5.3.3粘层的设置

5.4本章小结

第六章结论与建议

6.1论文结论

6.2进一步研究的建议

致 谢

主要参考文献

攻读硕士期间发表的主要学术论文