一种水泥路面黑化结构及其受力性能仿真分析

摘要

在旧水泥混凝土路面上部加铺沥青层是进行旧水泥路面改造的常用方法之一。然而，从现场调研情况来看，旧水泥路面上部加铺沥青层后在加铺层部位易出现带状反射裂缝、局部破碎等病害，严重影响公路的建设效益和通行效率。对此，本文综合考虑旧水泥路面上部加铺沥青层后的病害形态、受力性能，提出了一种新的水泥路面黑化设计结构，并借助数值分析方法对结构的力学性能、变形性能、最优结构设计参数等进行研究，取得了如下几方面的研究成果。
　　（1）水泥路面黑化结构破坏形态统计分析。论文对南昌市南京东路路段路面病害情况进行现场调研，发现反射裂缝成为路面加铺沥青层后主要的病害形式。
　　（2）水泥路面黑化结构设计。基于水泥路面加铺沥青层后的现场破坏形态及其诱发因素情况，设计了一种水泥路面黑化结构，该结构在旧水泥路面板块接缝处铺设刚性条带并将变形缝切割成“倒梯形”；从结构受力特点来看，加铺刚性条带有助于解决接缝部位应力集中和不均匀变形问题，设置倒梯形开口可有效防控旧混凝土板的温度应力。
　　（3）水泥路面黑化结构力学及变形性能仿真分析。基于具体的工程设计资料，建立有限元仿真分析模型，对研究结构的力学及变形性能进行仿真分析。成果表明：在变形缝处铺设刚性条带可有效改善结构的受力性能和变形性能；在变形缝部位设置“倒梯形”开口对结构的力学性能改善影响较小，但可以在一定程度上减小接缝处集中应力的影响范围；加铺层厚度对结构的力学及变形性能影响明显。
　　（4）基于仿真分析结果的设计参数比选。刚性条带的宽度和刚度、倒梯形开口宽度、加铺层厚度等参数均会对结构的性能产生影响，通过对比分析发现，当采用本文设计结构进行路面加铺时，其合适设计参数为：刚性条带宽度合理宽度约400mm，倒梯形开口尺寸的上端45mm、下端20mm；顶部加铺厚度为60mm，刚性条带的刚度对性能影响较小。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目标

1.4 研究的主要内容

1.5 研究方案

1.6拟解决的关键问题与创新点

第二章 水泥路面黑化后破坏形态统计分析

2.1 路况病害调查分析

2.2 路面病害模式及诱发因素分析

2.3 病害主要影响因素确定

2.4 本章小结

第三章 水泥路面黑化结构设计

3.1 黑化结构设计

3.2 研究结构力学受力特点分析

3.3 本章小结

第四章 水泥路面黑化结构力学及变形性能仿真分析

4.1 分析模型建立

4.2 设计结构力学性能仿真分析

4.3 设计结构变形性能仿真分析

4.4本章小结

第五章 基于仿真分析结果的设计参数比选

5.1 最优结构设计参数确定

5.2 最优结构设计参数与普通黑化结构仿真对比

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 主要研究成果

6.2 进一步研究展望及建议

参考文献

攻读硕士学位期间主要研究成果

致谢

声明