瀝青面層論文：舊水泥混凝土路面加鋪瀝青面層的力學(xué)性能分析

1、瀝青面層論文：舊水泥混凝土路面加鋪瀝青面層的力學(xué)性能分析【中文摘要】我國(guó)在20世紀(jì)80、90年代修建了大量的水泥混凝土路面，但是在環(huán)境和車輛荷載的長(zhǎng)期作用下，很多路面都出現(xiàn)了不同程度的損壞。目前主要采用的維修方式是在舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青混合料罩面層，這種措施能有效地改良舊水泥混凝土路面的使用性能,并且工期較短，但是這種路面形式上下兩層的材料性能差異很大，和普通瀝青路面有很大區(qū)別，加之目前也沒(méi)有較成熟的設(shè)計(jì)方法,使得有些路面在加鋪后出現(xiàn)了早期損壞。本文結(jié)合實(shí)際，采用ABAQUS限元分析軟件，基于荷載、瀝青面層厚度與模量、應(yīng)力吸收層厚度與模量、舊水泥混凝土板厚度與模量、基礎(chǔ)層模量等8個(gè)影響路

2、面結(jié)構(gòu)的參變量，對(duì)舊水泥混凝土路面加鋪瀝青面層的路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模計(jì)算分析。模型的分析中，采用3水平正交試驗(yàn)，以各層底面拉應(yīng)力和基礎(chǔ)層頂面壓應(yīng)力作為考核指標(biāo)，得到了在各個(gè)考核指標(biāo)下的因素優(yōu)水平與其對(duì)考核指標(biāo)影響的顯著性。根據(jù)工程實(shí)際，放大8個(gè)因素的取值范圍，并針對(duì)路面結(jié)構(gòu)力學(xué)性能指標(biāo)，分析了8個(gè)因素對(duì)各層底面拉應(yīng)力、基礎(chǔ)層頂面壓應(yīng)力、路表彎沉和瀝青面層底面剪應(yīng)力的影響規(guī)律。研究結(jié)果說(shuō)明，舊水泥混凝土路面加鋪瀝青層關(guān)鍵要嚴(yán)格控制車輛超載，同時(shí)瀝青面層厚度宜大于15cm,舊水泥混凝土板厚度宜大于20cm模量宜小于25GPa應(yīng)力吸收層厚度宜大于3cm【英文摘要】In1980sand1990s,alar

3、genumberofPortlandCementConcrete(PCC)pavementswerebuilt,butmanyofthemgotdamagedindifferentdegreesduetotheeffectsoflong-termenvironmentandvehicleloadingseffect.ThecurrentmaintenanceapproachmainlyappliedistopaveasphaltlayeroverexistingPCCpavement,whichiseffectiveinimprovingtheroadperformanceofoldPCCpa

4、vement,andalsocanshortenerectiontime.However,thereisabigdifferenceofmaterialsbetweentheupperliftandthelowerliftforthiskindoflayeredcombinationanddifferentwithordinaryasphaltpavementaswell.Socurrently,thereisnoveryappropriatedesignmethodtocontroltheearlydamageforthisoverlaydesign.Withpractice,adopted

5、theFiniteElementMethod(FEM)softwareABAQUSndbasedonthe8factorsinfluencedpavementstructureasload,depthandmodulusoftheasphaltliftandthestressabsorbingliftaswellastheoldPCCpavement,modulusofbaselift,thepavementstructureofasphaltsurfaceoverexistingPCCpavementwasmodelingandanalyzed.Inmodeling,threelevelso

6、rthogonaltestwasconductedtodiscusswhichlevelwasthebestandwhichfactorwasthemostsignificantundertheindicatorsofthetensilestressandcompressivestressonthebottomofeachlayerandonthetopofbaselayerrespectively.Consideringthepractice,thevaluerangeof8factorswasenlargedandtheinfluencedlawsof8factorstothetensil

7、estress,thecompressivestress,deflectiononthetopsurfaceandtheshearstressonthebottomofasphaltliftweresummarized.Theresultsshowthat,thekeyfortheasphaltsurfaceoveroldPCCpavementistocontrolvehicleoverload,andsomedepthsandmodulusshouldbepaidmoreattention,especiallythedepthsofasphaltlift,oldPCCslabandstres

8、sabsorbingliftarebetterifgreaterthan15cm,20cmand3cmrespectively.Also,themodulusofPCCslabisbettertocontrolnomorethan25GPa.【關(guān)鍵詞】瀝青面層舊水泥混凝土路面路面結(jié)構(gòu)力學(xué)性能有限元模型【英文關(guān)鍵詞asphaltsurfaceoldcementconcretepavementpavementstructuremechanicalpropertiesfiniteelementmodel【目錄】舊水泥混凝土路面加鋪瀝青面層的力學(xué)性能分析摘要6-7Abstract7目錄8-10第1章緒

9、論10-171.1研究背景和意義10-121.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-151.2.1舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青面層的設(shè)計(jì)及研究現(xiàn)狀12-141.2.2數(shù)值分析在路面應(yīng)力響應(yīng)方面的應(yīng)用14-151.3主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線15-171.3.1主要研究?jī)?nèi)容15-161.3.2技術(shù)路線16-17第2章計(jì)算模型的建立和結(jié)構(gòu)參數(shù)的選取17-302.1荷載確實(shí)定17-212.1.1輪胎與路面豎向力與水平力17-182.1.2輪胎與路面接觸形狀與面積18-202.1.3超載車輛荷載計(jì)算20-212.2路面結(jié)構(gòu)參數(shù)選取21-252.2.1瀝青面層的厚度與模量的計(jì)算范圍222.2.2應(yīng)力吸收層的厚度與模量計(jì)算范圍

10、22-242.2.3舊水泥混凝土路面的厚度與模量計(jì)算范圍242.2.4基礎(chǔ)層的模量計(jì)算范圍24-252.3路面結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算模型的建立292.3.1路面結(jié)構(gòu)有限元模型的基本假設(shè)262.3.2有限元模型272.3.3模型的網(wǎng)格劃分27-292.3.4模型的邊界條件292.4本章小結(jié)29-30第3章計(jì)算點(diǎn)位確實(shí)定30-363.1各層層底拉應(yīng)力的計(jì)算點(diǎn)位31-323.2豎向壓應(yīng)力的計(jì)算點(diǎn)位32-333.3剪應(yīng)力的計(jì)算點(diǎn)位33-353.4本章小結(jié)35-36第4章路面結(jié)構(gòu)參數(shù)確實(shí)定36-544.1影響因素與評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇36-384.2試驗(yàn)結(jié)果分析38-514.2.1極差分析39-454.2.2方差分析45-514.3路面結(jié)構(gòu)參數(shù)確實(shí)定51-534.4本章小結(jié)53-54第5章路面結(jié)構(gòu)力學(xué)性能指標(biāo)分析54-745.1荷載對(duì)路面結(jié)構(gòu)力學(xué)性能指標(biāo)影響54-565.2瀝青面層厚度對(duì)路面結(jié)構(gòu)力學(xué)性能指標(biāo)影響56-595.3瀝青面層模量對(duì)路面結(jié)構(gòu)力學(xué)性能指標(biāo)影響59-615.4應(yīng)力吸收層厚度對(duì)路面結(jié)構(gòu)力學(xué)性能指標(biāo)影響61-645.5應(yīng)力吸收層模量對(duì)路面結(jié)構(gòu)力學(xué)性能指標(biāo)影響64-665.6舊水泥混凝土板厚度對(duì)路面結(jié)構(gòu)力學(xué)性能指標(biāo)影響66-685.7舊水泥混凝土板模量對(duì)路面結(jié)構(gòu)力學(xué)性能指標(biāo)影響68-715.8基礎(chǔ)層模量對(duì)路面結(jié)構(gòu)力學(xué)性能指標(biāo)影響71-735.9本章小結(jié)73-74第6章結(jié)論及展望74-76