基于路基不均匀变形的湿热地区水泥混凝土路面沥青加铺结构研究

摘要

在旧水泥混凝土路面加铺沥青层改造时,往往对加铺结构路基的不均匀变形及承载能力考虑不足。水泥混凝土是脆性材料,对路基变形的适应能力较差,加铺设计时若不考虑路基不均匀变形产生的附加应力对路面结构的影响,加铺沥青层后会影响整个路面结构的使用功能,导致其破坏。湿热地区具有高温、高湿、多雨的特点,新建及改建道路受水分、软基等因素的影响严重。本文通过分析湿热地区路基不均匀变形受水分影响的规律,对路基不均匀变形进行数值模拟,并对不均匀变形引起的路面结构力学响应进行分析,从而提出湿热地区典型沥青加铺结构。
　　论文首先对湿热地区水泥混凝土路面进行了病害调查与成因分析,为湿热地区的水泥混凝土路面加铺提供依据。对海文高速公路沿线分布的高液限粘土进行相关物理力学试验,分析得出高液限粘土的土质特性与水稳定性之间有很大关系。对湿热地区进行界定并划分其范围,以海南省为例对湿热地区气象观测资料整理分析,总结出湿热区的气候特点及公路沿线地下水的类型及分布规律,归纳引起湿热地区路基湿度变化的主要影响因素。结合相关研究成果,考虑路基侧边积水、边坡渗水和地下水位变化等条件下,水分对路基不均匀变形的影响规律。基于沉降和比奥固结理论,综合考虑水的渗流和土的变形,利用ABAQUS有限元软件中与实际土质相符合的本构关系模型,建立不良路基的不均匀沉降计算模型,得出路面各结构层不均匀变形规律。编写位移荷载加载子程序,将不均匀变形函数加到路基顶面,数值模拟路基不均匀变形在湿热地区水泥混凝土路面内产生的附加应力,并提出了路基不均匀变形控制指标。分析了不均匀变形下沥青加铺结构的力学响应,提出湿热地区水泥混凝土路面沥青加铺典型结构,为优化该地区旧水泥混凝土路面加铺改造提供依据。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 研究目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究的主要内容及技术路线

第二章 琼北高液限粘土土质特性及水泥混凝土路面病害调查分析

2.1 琼北滨海平原地区高液限粘土的土质特性研究

2.2 海文高速公路水泥混凝土路面病害类型及成因分析

2.3 本章小结

第三章 湿热地区气候特点及水分变化对路基影响规律研究

3.1 湿热地区的界定及范围

3.2 湿热地区的气候特点及地下水文特征

3.3 湿热地区路基湿度变化的影响因素

3.4 湿热地区道路路基受水分的影响规律

3.5 湿热地区路基不均匀变形类型

3.6 本章小结

第四章 基于固结渗流理论的不良路基变形及路面力学响应规律研究

4.1 ABAQUS及其在岩土工程中的应用

4.2 路基变形沉降计算理论与比奥固结方程

4.3 不良路基上路面结构不均匀沉降量预估的计算模型及参数

4.4 计算过程及结果分析

4.5 路基不均匀沉降量对湿热地区旧水泥混凝土路面的力学影响

4.6 湿热地区水泥混凝土路面的沉降量控制指标

4.7 本章小结

第五章 基于路基不均匀变形的沥青加铺结构力学响应分析

5.1 湿热地区水泥混凝土路面加铺改造工程设计原则

5.2 湿热地区水泥混凝土路面加铺改造工程技术措施及材料选择

5.3 基于路基不均匀变形的加铺结构力学响应分析

5.4 湿热地区水泥混凝土路面加铺改造方案

5.5 本章小结

主要研究结论及进一步研究的问题

主要结论

有待进一步研究的问题

参考文献

致谢