季凍區(qū)水泥路面縮縫傳荷體系與結(jié)構(gòu)性損壞關(guān)系研究.pdf

1、UniversityCode：10225RegisterCode：B11104DissertationfortheDegreeofDoctorResearchonRelationofContractionJointTransferringSystemandStructuralBreakageofCementConcretePavementinSeasonalFrozenRegionGaoW色iProfJIAYanminisor：Appl

2、iedfor：Doctormination：VehicleApplicationEngineeringJune，2011NortheastForestryUniversity一／蝴IIII_目_EEg目E==自!sgE目=!g!=!自E!目===目目目目_％目95V，’^i’=“型川』Ⅷ摘要水泥路面是公路路面的主要鋪裝形式之一，具有承載能力強(qiáng)、穩(wěn)定耐久、夜間視線好、環(huán)保，無(wú)車轍、推移或擁包病害等優(yōu)點(diǎn)，20世紀(jì)80年代之后在我國(guó)得到了廣泛

3、應(yīng)用。修筑穩(wěn)定耐久、功能良好的水泥混凝土路面，對(duì)于發(fā)揮我國(guó)水泥資源供應(yīng)充足的優(yōu)勢(shì)，保障交通運(yùn)輸和區(qū)域經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有積極作用。但在黑龍江省以季凍區(qū)為主的高緯度、低海拔環(huán)境條件下，水泥路面較早地出現(xiàn)了橫向及縱向開(kāi)裂、斷角、錯(cuò)臺(tái)等病害，同時(shí)平整度、舒適性衰減嚴(yán)重，正常使用時(shí)間普遍不足設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的50％。路面結(jié)構(gòu)性病害長(zhǎng)期存在，不僅給維修養(yǎng)護(hù)帶來(lái)很大困難，而且嚴(yán)重影響了路面的使用功能和使用壽命，已成為制約公路水泥路面發(fā)展應(yīng)用的技術(shù)難點(diǎn)。提

4、高縮縫傳荷體系的傳荷能力，是維持路面板塊之間荷載傳遞、提高路面承載力、減少結(jié)構(gòu)性損壞，以及改善基層與面層板的受力狀態(tài)、延長(zhǎng)路面使用壽命的重要技術(shù)途徑。但由于多種因素的影響，盡管對(duì)接縫傳荷體系重要性的認(rèn)識(shí)在不斷加深，國(guó)內(nèi)在相關(guān)研究和應(yīng)用方面卻一直滯后。為此，本文在分析比較國(guó)內(nèi)外“普通水泥混凝土路面”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)差異的基礎(chǔ)上，通過(guò)路面結(jié)構(gòu)性病害的調(diào)查總結(jié)和試驗(yàn)觀測(cè)，針對(duì)黑龍江省公路水泥路面結(jié)構(gòu)性裂縫的具體表現(xiàn)形態(tài)，利用有接縫水泥混凝土路面三維有

5、限元分析方法和邁因納(Miner)線性累計(jì)損傷理論，研究縮縫傳荷對(duì)水泥路面結(jié)構(gòu)性損壞的影響方式，并探討優(yōu)化縮縫傳力桿傳荷體系。通過(guò)分析不同方法所考慮的水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響因素，明確了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法中對(duì)路面接縫因素處理方式的不同之處，指出我國(guó)現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法中對(duì)水泥路面橫向縮縫傳荷因素的考慮僅限于路面應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)的臨界荷位的確定，但是該臨界荷位所控制的疲勞裂縫和普遍存在的縱向裂縫有明顯的不同。研究表明，在水泥路面的結(jié)構(gòu)性損

6、壞中，橫向裂縫和縱向開(kāi)裂是出現(xiàn)較早、普遍存在、所占比重最大的兩種主要損壞形式，破碎板亦是由該兩種裂縫發(fā)展而成。如果計(jì)入與之有關(guān)的破碎板和路面斷角損壞，合計(jì)病害比重可高達(dá)96％。盡管結(jié)構(gòu)性裂縫的病害原因比較復(fù)雜，但其共同點(diǎn)是與路面的接縫(主要是橫向縮縫)的傳荷狀況有關(guān)；調(diào)查測(cè)試的水泥路面完好板塊橫向接縫中，縮縫傳荷能力不足的為656％，縮縫傳荷狀況良好的占9344％。表明黑龍江省現(xiàn)有水泥路面結(jié)構(gòu)性病害的出現(xiàn)與縮縫傳荷狀態(tài)有密切關(guān)系。驗(yàn)算和

7、觀測(cè)表明：威斯特卡德(Westergaard)解析公式、EverFE三維有限元分析方法、我國(guó)公路水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力計(jì)算方法之間有著良好的對(duì)應(yīng)性和符合性。。論文分析了黑龍江省水泥路面疲勞開(kāi)裂的影響因素和可能的表現(xiàn)形態(tài)。通過(guò)試驗(yàn)觀測(cè)，利用邁因納(Miner)線性累計(jì)損傷理論和三維有限元分析程序?qū)λ嗦访娴暮奢d疲勞應(yīng)力進(jìn)行了分析。結(jié)果表明黑龍江省水泥路面預(yù)切縮縫寬度的變化在035mm之間，集料嵌鎖型縮縫的傳荷能力及其耐久性將隨縫隙寬度的增