浙江地区半柔性水泥乳化沥青混合料加铺层路面结构研究

摘要

在旧水泥混凝土路面上加铺沥青面层是一种常用的、有效的路面修复技术,它已成为改善路面使用性能、提高承载能力、延长服务年限的一项常用措施。然而,水泥混凝土板的原始裂缝、接缝会使得沥青加铺层出现反射裂缝;水泥混凝土与沥青混凝土之间的性能差异,将导致两种材料界面结合效果不佳,且在沥青混凝土中产生较大剪应力,致使沥青混凝土出现剪切流动和失稳现象。
　　而半柔性水泥乳化沥青混合料综合了无机材料及有机材料的特性,是一种性能优良的路面材料。为了保证沥青加铺层满足寿命期使用性能要求,本文依托浙江省某水泥路面“白改黑”工程,开展了半柔性水泥乳化沥青混合料加铺层路面合理结构研究。
　　本文首先对浙江省某公路沿线交通状况、气候环境及旧路路面使用状况进行了调查分析,结合国内外研究状况,确定了旧水泥路面病害处置方案以及路面改造设计的部分基础参数。其次,结合路面各层位功能及要求,拟定了几种不同的加铺层结构组合,并应用BISA3.0软件分别从各结构层的承载能力以及旧路破损状况对其适应性进行了分析。然后采用ANSYS软件建立了基于单一荷载及温度-荷载耦合的静力学有限元分析模型,同时考虑了旧路破损状况对路面结构受力的影响,研究分析了不同的结构组合以及不同的结构层厚度对路面结构力学响应的影响,提出了基于静力学分析的旧水泥路面加铺半柔性水泥乳化沥青层的力学设计指标,即沥青层底拉应变、沥青层剪应力、半柔性加铺层层底拉应力、半柔性加铺层剪应力和旧水泥路面拉应力,推荐了适合于本课题依托工程的各加铺层合理厚度。最后采用传统力学理论对合理厚度下的各半柔性水泥乳化沥青加铺路面进行了应力应变对比分析,并结合路面疲劳寿命预估,推荐出适合本项目的最优加铺层路面结构。

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第一章 绪论

1.1 问题的提出

1.2 水泥路面加铺层研究现状

1.3 主要研究内容及技术路线

第二章 浙江水泥混凝土路面病害及处治技术调查分析

2.1 浙江地区水泥路面工作环境

2.2 水泥路面常见病害分析

2.3 旧水泥路面病害处治技术

2.4 本章小结

第三章 基于半柔性加铺层的水泥路面结构及适应性研究

3.1 基于半柔性水泥乳化沥青混合料加铺层的路面简介

3.2 加铺的前提条件

3.3 路面各层位功能及要求

3.4 半柔性加铺层路面结构组合原则

3.5 半柔性加铺层路面结构适应性分析

3.6 各结构组合适应性综合分析及合理结构确定

3.7 本章小结

第四章 半柔性水泥乳化沥青路面结构合理厚度研究

4.1 加铺层路面结构设计指标及有限元模型建立

4.2 半柔性水泥乳化沥青混合料加铺层厚度研究

4.3 沥青面层厚度研究

4.4 旧路破损状况对加铺层路面结构的影响

4.5 加铺层合理厚度及沥青面层合理厚度确定

4.6 本章小结

第五章 基于半柔性加铺层的路面结构疲劳寿命预估及合理结构推荐

5.1 路面疲劳寿命预估方法简介

5.2 半柔性加铺层路面结构拟定

5.3 路面结构应力应变对比分析

5.4 基于半柔性加铺层的路面结构疲劳寿命分析

5.5 半柔性水泥乳化沥青路面合理结构推荐

5.6 本章小结

主要研究与建议

1 主要研究结论

2 进一步研究建议

参考文献

致谢