瀝青面層論文：舊水泥混凝土路面加鋪瀝青面層的力學性能分析

1、瀝青面層論文：舊水泥混凝土路面加鋪瀝青面層的力學性能分析【中文摘要】我國在20世紀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，加之目前也沒有較成熟的設計方法,使得有些路面在加鋪后出現(xiàn)了早期損壞。本文結合實際，采用ABAQUS限元分析軟件，基于荷載、瀝青面層厚度與模量、應力吸收層厚度與模量、舊水泥混凝土板厚度與模量、基礎層模量等8個影響路

2、面結構的參變量，對舊水泥混凝土路面加鋪瀝青面層的路面結構進行建模計算分析。模型的分析中，采用3水平正交試驗，以各層底面拉應力和基礎層頂面壓應力作為考核指標，得到了在各個考核指標下的因素優(yōu)水平與其對考核指標影響的顯著性。根據(jù)工程實際，放大8個因素的取值范圍，并針對路面結構力學性能指標，分析了8個因素對各層底面拉應力、基礎層頂面壓應力、路表彎沉和瀝青面層底面剪應力的影響規(guī)律。研究結果說明，舊水泥混凝土路面加鋪瀝青層關鍵要嚴格控制車輛超載，同時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.【關鍵詞】瀝青面層舊水泥混凝土路面路面結構力學性能有限元模型【英文關鍵詞asphaltsurfaceoldcementconcretepavementpavementstructuremechanicalpropertiesfiniteelementmodel【目錄】舊水泥混凝土路面加鋪瀝青面層的力學性能分析摘要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國內外研究現(xiàn)狀12-151.2.1舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青面層的設計及研究現(xiàn)狀12-141.2.2數(shù)值分析在路面應力響應方面的應用14-151.3主要研究內容及技術路線15-171.3.1主要研究內容15-161.3.2技術路線16-17第2章計算模型的建立和結構參數(shù)的選取17-302.1荷載確實定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超載車輛荷載計算20-212.2路面結構參數(shù)選取21-252.2.1瀝青面層的厚度與模量的計算范圍222.2.2應力吸收層的厚度與模量計算范圍

10、22-242.2.3舊水泥混凝土路面的厚度與模量計算范圍242.2.4基礎層的模量計算范圍24-252.3路面結構有限元計算模型的建立292.3.1路面結構有限元模型的基本假設262.3.2有限元模型272.3.3模型的網格劃分27-292.3.4模型的邊界條件292.4本章小結29-30第3章計算點位確實定30-363.1各層層底拉應力的計算點位31-323.2豎向壓應力的計算點位32-333.3剪應力的計算點位33-353.4本章小結35-36第4章路面結構參數(shù)確實定36-544.1影響因素與評價指標的選擇36-384.2試驗結果分析38-514.2.1極差分析39-454.2.2方差分析45-514.3路面結構參數(shù)確實定51-534.4本章小結53-54第5章路面結構力學性能指標分析54-745.1荷載對路面結構力學性能指標影響54-565.2瀝青面層厚度對路面結構力學性能指標影響56-595.3瀝青面層模量對路面結構力學性能指標影響59-615.4應力吸收層厚度對路面結構力學性能指標影響61-645.5應力吸收層模量對路面結構力學性能指標影響64-665.6舊水泥混凝土板厚度對路面結構力學性能指標影響66-685.7舊水泥混凝土板模量對路面結構力學性能指標影響68-715.8基礎層模量對路面結構力學性能指標影響71-735.9本章小結73-74第6章結論及展望74-76