半剛性基層與貧混凝土基層水泥路面翹曲變形分析

通過室內(nèi)試驗(yàn),研究了貧混凝土道路基層材料的溫度收縮和干燥收縮特性。試驗(yàn)結(jié)果為貧混凝土基層路面溫度應(yīng)力的計(jì)算提供了重要的參數(shù),并對(duì)進(jìn)一步研究貧混凝土基層干縮裂縫的防止具有重要的意義。

經(jīng)過近十幾年不斷實(shí)踐與總結(jié),我國(guó)公路瀝青路面目前大都采用半剛性基層如水泥穩(wěn)定碎石、二灰穩(wěn)定碎石等。實(shí)踐證明,在高等級(jí)尤其是重交

基于力學(xué)分析方法,根據(jù)等效疲勞損耗原則,分析了各級(jí)軸載換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載的等效疲勞壽命。在大量室內(nèi)小梁疲勞試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,提出了貧混凝土的疲勞方程。并由此提出了貧混凝土的軸載換算關(guān)系式。分析了單雙軸在軸載換算關(guān)系的影響,提出了相關(guān)的單雙軸的軸數(shù)系數(shù),形成一個(gè)完整的貧混凝土軸載換算公式。

為分析貧混凝土基層瀝青路面新型路面結(jié)構(gòu)的基層應(yīng)力情況,通過有限元分析方法計(jì)算貧混凝土基層的荷載應(yīng)力,并利用彈性層狀體系理論分析瀝青面層厚度對(duì)其影響,由此推導(dǎo)出基層荷載應(yīng)力的計(jì)算公式.根據(jù)不同自然區(qū)劃的溫度場(chǎng)和最大溫度梯度,得出貧混凝土基層瀝青路面中的基層溫度應(yīng)力的有限元解,于此提出了基層溫度應(yīng)力的計(jì)算公式.上述兩公式為貧混凝土基層瀝青路面結(jié)構(gòu)中基層厚度設(shè)計(jì)的重要依據(jù).

作為路面基層材料,貧混凝土得到越來越多的應(yīng)用。通過室內(nèi)試驗(yàn),研究了振搗貧混凝土與碾壓貧混凝土的28d彎拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度,得出二者之間的相關(guān)關(guān)系;進(jìn)行彎拉彈性模量試驗(yàn),得出貧混凝土28d彎拉彈性模量與彎拉強(qiáng)度之間的關(guān)系,據(jù)此得出對(duì)應(yīng)關(guān)系表作為模量推薦值。

水泥混凝土路面面層與貧混凝土基層界面的接觸狀況,不僅直接影響到路面的接縫間距,同時(shí)也對(duì)路面的荷載應(yīng)力有較大影響。通過大量的室內(nèi)直剪試驗(yàn),系統(tǒng)地分析了水泥混凝土面層與貧混凝土基層界面位移和力學(xué)特性,為貧混凝土基層水泥混凝土路面的設(shè)計(jì)提供參考。

貧混凝土（leanconcrete，簡(jiǎn)稱lc）是由粗、細(xì)級(jí)配集料與一定水泥和水拌和而成的一種混凝土。這種混凝土的水泥用量較普通混凝土低．有時(shí)也稱經(jīng)濟(jì)混凝土（econcrete）．與水泥穩(wěn)定碎石、二灰碎石等常用半剛性材料相比，具有較高的強(qiáng)度、剛度和整體性，抗沖刷和抗凍性能良好。

貧混凝土(leanconcrete,簡(jiǎn)稱lc)是由粗、細(xì)級(jí)配集料與一定水泥和水拌和而成的一種混凝土。這種混凝土的水泥用量較普通混凝土低,有時(shí)也稱經(jīng)濟(jì)混凝土(econcrete),與水泥穩(wěn)定碎石、二灰碎石等常用半剛性材料相比,具有較高的強(qiáng)度、剛度和整體性,抗沖刷和抗凍性能良好。

本文設(shè)計(jì)提出了貧混凝土基層+瀝青碎石過渡層+瀝青混凝土面層的路面結(jié)構(gòu)層,并鋪筑試驗(yàn)路段,取得了關(guān)鍵性的技術(shù)數(shù)據(jù),并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià),為貧混凝土基層瀝青面層典型路面結(jié)構(gòu)的研究提供有力支撐。

為了研究貧混凝土瀝青路面受力在不同路面結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)下的狀況,通過三維有限元數(shù)值分析方法,分析了面層厚度、面層模量、應(yīng)力吸收層厚度、應(yīng)力吸收層模量和裂縫寬度對(duì)貧混凝土基層瀝青面層層底應(yīng)力的影響。路面結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析表明:在貧混凝土基層-瀝青面層復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)中,適當(dāng)增加瀝青面層厚度對(duì)防治反射裂縫十分有效,而通過提高瀝青面層強(qiáng)度的方法來減少反射裂縫效果不明顯;一定厚度和模量的應(yīng)力吸收層能有效降低瀝青面層底面應(yīng)力水平;貧混凝土基層裂縫寬度對(duì)瀝青面層底面受力具有較大的影響。

貧水泥混凝土基層的原材料選用、配合比設(shè)計(jì)、力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的研究成果,可為貧混凝土基層的工程應(yīng)用和推廣奠定了一定的基礎(chǔ)。

針對(duì)工程實(shí)際情況,建立了考慮縱向接縫和橫向接縫的溫度應(yīng)力3塊板計(jì)算模型,在舊水泥混凝土路面加鋪水泥混凝土設(shè)置貧混凝土基層的情況下,對(duì)面層和基層的溫度應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算分析,分析在面層厚度以及基層模量變化的情況下溫度應(yīng)力的變化特征。

為了分析貧混凝土基層瀝青路面在不同路面結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)下的溫度-荷載耦合應(yīng)力狀況,通過三維有限元數(shù)值方法,分析了瀝青面層厚度和模量、貧混凝土基層厚度和模量及基層縮縫寬度對(duì)瀝青路面溫度-荷載耦合應(yīng)力的影響.研究表明:瀝青面層厚度和基層縮縫寬度對(duì)路面溫度-荷載耦合應(yīng)力有顯著影響;基層厚度和模量對(duì)耦合應(yīng)力的影響不顯著.適當(dāng)增加瀝青面層厚度對(duì)預(yù)防反射裂縫十分有效;改變貧混凝土基層的厚度和模量對(duì)預(yù)防反射裂縫作用不大;適當(dāng)寬度的基層縮縫對(duì)延緩反射裂縫效果顯著.

為了探討貧混凝土基層瀝青路面在不同路面結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)下的溫度應(yīng)力狀況,利用三維有限元數(shù)值方法,分析了瀝青面層厚度和模量、貧混凝土基層厚度和模量以及基層縮縫寬度對(duì)瀝青路面溫度應(yīng)力的影響。結(jié)果表明:瀝青面層厚度對(duì)路面溫度應(yīng)力有顯著影響,但瀝青面層模量對(duì)路面溫度應(yīng)力影響不明顯;貧混凝土基層厚度和模量對(duì)溫度應(yīng)力影響不顯著;基層縮縫寬度對(duì)路面溫度應(yīng)力有顯著影響。適當(dāng)增加瀝青面層厚度對(duì)延緩反射裂縫十分有效,適當(dāng)增加瀝青面層模量對(duì)延緩反射裂縫只起到較小的作用;改變貧混凝土基層的厚度、模量對(duì)延緩反射裂縫作用不明顯;適當(dāng)寬度的基層縮縫對(duì)延緩反射裂縫效果顯著。

在路面結(jié)構(gòu)參數(shù)均不變的情況下,基于bisar3.0程序?qū)β访娼Y(jié)構(gòu)應(yīng)力進(jìn)行分析,對(duì)雙圓均布豎向荷載不同作用點(diǎn)位的應(yīng)力進(jìn)行了計(jì)算,得出不同點(diǎn)位沿路面深度方向的剪應(yīng)力和正應(yīng)力的分布規(guī)律,并研究出了面層與基層的薄弱部位。

粉煤灰貧混凝土基層的研究與應(yīng)用——通過對(duì)粉煤灰貧混凝土基層試驗(yàn)方法、配合比設(shè)計(jì)方法、粉煤灰貧混凝土的各項(xiàng)性能等的研究及在實(shí)際工程中的應(yīng)用，為改善我省基層的施工質(zhì)量及路用性能，充分發(fā)揮其技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性．加速我省高等級(jí)公路建設(shè)提供了可靠的技術(shù)保證...

提出了多孔貧混凝土原材料的技術(shù)要求,試驗(yàn)分析了水灰比和水泥用量對(duì)多孔貧混凝土強(qiáng)度的影響,并結(jié)合工程實(shí)際,提出了多孔貧混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法。開展了多孔貧混凝土強(qiáng)度、干縮性能、抗壓彈性模量、抗沖刷性能等試驗(yàn),并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,對(duì)多孔貧混凝土的路用性能進(jìn)行了總結(jié)分析?？紤]高寒地區(qū)的氣候特點(diǎn),對(duì)三種不同類型貧混凝土進(jìn)行了抗凍性試驗(yàn),為貧混凝土在高寒地區(qū)的應(yīng)用提供了試驗(yàn)依據(jù)。

路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)不合理是造成貧混凝土基層水泥混凝土路面早期破壞的主要原因。筆者根據(jù)南寧地區(qū)兩段不同路面結(jié)構(gòu)形式的貧混凝土基層水泥混凝土路面病害狀況調(diào)查,對(duì)比分析了其各自結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用性能之間的差異,指出造成路面早期破壞的直接原因是板底脫空,而面層與基層層間隔離措施不當(dāng),以及基層剛度偏大都是引起路面板脫空的關(guān)鍵因素。并提出了貧混凝土基層水泥混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)措施建議。

采用貧混凝土基層的水泥混凝土路面是解決重載交通的一種理想路面形式。貧混凝土基層與水泥混凝土面層的不同厚度組合會(huì)對(duì)路面荷載應(yīng)力產(chǎn)生較大的影響,考慮實(shí)際路面的各種要求,提出了厚度優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型。利用三維有限元模型,根據(jù)在不同結(jié)構(gòu)形式下的合理目標(biāo)函數(shù),分析了最佳的厚度組合比。

主要介紹了有限元通用軟件abaqus在貧混凝土基層瀝青路面中的應(yīng)用問題.介紹了貧混凝土基層瀝青路面溫度應(yīng)力的計(jì)算原理,以通用有限元軟件abaqus為基礎(chǔ),采用三維有限元法,對(duì)開級(jí)配大粒徑瀝青碎石緩解層瀝青路面的溫度應(yīng)力進(jìn)行分析,探討了路面結(jié)構(gòu)層參數(shù)對(duì)溫度應(yīng)力的影響規(guī)律,為尋求開級(jí)配大粒徑瀝青碎石緩解層瀝青路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法提供理論基礎(chǔ)及依據(jù).

通過對(duì)粉煤灰貧混凝土基層試驗(yàn)方法、配合比設(shè)計(jì)方法、粉煤灰貧混凝土的各項(xiàng)性能等的研究及在實(shí)際工程中的應(yīng)用,為改善我省基層的施工質(zhì)量及路用性能,充分發(fā)揮其技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性,加速我省高等級(jí)公路建設(shè)提供了可靠的技術(shù)保證,具有重要意義。

通過室內(nèi)試驗(yàn),研究了不同粉煤灰摻量、不同齡期對(duì)貧混凝土基層材料強(qiáng)度的影響規(guī)律,并與不摻粉煤灰貧混凝土的強(qiáng)度特性進(jìn)行了對(duì)比研究。試驗(yàn)顯示,貧混凝土粉煤灰摻量為20%時(shí),早期強(qiáng)度接近甚至超過不摻粉煤灰的;粉煤灰摻量為40%和50%時(shí),貧混凝土的強(qiáng)度隨齡期而增長(zhǎng)的幅度最高;當(dāng)粉煤灰摻量≤40%時(shí),可改善貧混凝土的脆性。結(jié)果表明,當(dāng)貧混凝土中摻入40%以下粉煤灰時(shí),其后期的強(qiáng)度與抗裂性能均可得到改善。