重載作用下貧混凝土基層混凝土路面設計方法初步研究.pdf

1、重載交通是一個世界普遍存在的問題，國內外對此進行了許多有益的研究。在高等級公路尤其是重交通路段上，普通半剛性基層結構及其技術指標與標準，己不能適應交通發(fā)展的要求，對重交通道路或機場道面采用貧混凝土基層是當前的發(fā)展趨向。 本文從材料和結構兩個方面，對貧混凝土基層混凝土路面進行研究，主要研究內容有： 1.收集了國內幾條典型重載道路的交通、軸載資料，對各類重載道路的軸載譜分布進行整理分析并繪出了軸載分布圖。根據(jù)國內外的研究成果和我國

2、的重載軸載譜特點，分析了軸載分布規(guī)律和模型，并提出適當?shù)脑u價方法。針對超重載車輛的路面受力狀況，依據(jù)大應力疲勞實驗，建立了適用于超重載的水泥混凝土路面疲勞方程。近似的取150KN作為分界軸載，提出對于普通荷載采用傳統(tǒng)換算公式，而對重載采用19次方的換算關系。 2.為考慮層間摩擦作用對雙層板應力的影響，引入一種可分析模擬層間作用的三維接觸單元模型。為了有效評價層間作用對彎沉的影響，引入彎沉盆形狀系數(shù)β，由此進一步提出層間結合系

3、數(shù)k的定義。提出了車輛荷載作用下的厚度優(yōu)化模型，并據(jù)此分析了三種結構形式下的最佳厚度組合。 3.用三維有限元模型分析了貧混凝土基層混凝土路面溫度場分布，計算了三種結構形式的溫度應力。針對不同非線性溫度場的分布狀況，提出表征溫度場非線性程度的指數(shù)k1。車輛和溫度荷載耦合作用下的分析表明，可分別計算車輛和溫度應力后，迭加得到共同作用下的綜合應力。提出了適用于半結合式和分離式的溫度應力實用計算方法。 4.利用改善E地基模型

4、，計算了不同情況下的板角最大撓度和板頂應力，提出了減小板角撓度的措施。計算了貧混凝土基層混凝土路面在負溫度作用下的板角脫空情況，提出了減小板角負溫度翹曲的方法。并提出了板角最大撓度的計算公式。 5.根據(jù)國內外對貧混凝土性能的研究，初步提出了貧混凝土原材料和級配的技術要求，以及配合比設計原則和設計方法。根據(jù)室內試驗，并參考國內外的相關研究成果，提出了適用于不同交通等級下的貧混凝土強度設計參數(shù)和參數(shù)變異系數(shù)。貧混凝土的收縮性能包

5、括干縮和溫縮兩種，根據(jù)試驗結果得出了溫縮系數(shù)和干縮系數(shù)建議值。得到粉煤灰貧混凝土的疲勞方程。根據(jù)各種不同混凝土材料的疲勞方程，得到了適用于混凝土類的綜合疲勞方程。 6.貧混凝土基層的最大縮縫間距是其結構設計的主要內容。根據(jù)分析影響接縫間距的影響因素和溫度應力有限元計算結果發(fā)現(xiàn)，應該以控制早期的溫縮和干縮為標準進行接縫間距設計，建議取面板長度的2倍或3倍，但最大間距不能超過15m。 7.綜合國內外的研究成果，確定以水泥混凝土面層

6、和貧混凝土基層的疲勞斷裂作為設計標準，以板角的最大撓度為驗算指標，并參考國外標準提出了板角撓度的標準值。建議取消結合式結構，采用半結合式和分離式兩種結構進行設計。根據(jù)有限元提出的荷載、溫度應力和板角最大撓度的實用計算方法，吸收2003版水泥混凝土路面設計規(guī)范的可靠度方法，初步提出了貧混凝土基層水泥混凝土路面的設計方法。 關鍵詞：貧混凝土基層；水泥混凝土路面； 重載作用； 疲勞方程； 三維有限元法； 荷載應力； 溫度