超薄水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化與數(shù)值分析研究.pdf

1、在舊瀝青路面上加鋪超薄水泥混凝土路面（Ultra-thin Whitetopping，簡稱UTW）是一種新型的路面修復(fù)技術(shù)。近年來，國外研究者對其進(jìn)行了大量的研究，得出了一些較為可喜的研究成果，而在國內(nèi)，現(xiàn)有的路面規(guī)范對UTW路面尚處于空白狀態(tài)，沒有成熟的設(shè)計(jì)方法和施工技術(shù)，嚴(yán)重阻礙了此項(xiàng)技術(shù)的推廣。
　　本文根據(jù)我國超薄水泥混凝土路面加鋪技術(shù)現(xiàn)狀及舊瀝青路結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，采用彈性半空間地基上有限尺寸四邊自由板理論，利用ABAQUS有限

2、元軟件，建立UTW路面計(jì)算模型，對超薄水泥混凝土路面作進(jìn)一步研究。研究的內(nèi)容主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）對不同平面尺寸的超薄水泥混凝土路面板進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算，總結(jié)出不同平面尺寸對UTW路面的影響規(guī)律，確定了最佳平面尺寸大小。（2）對不同厚度的超薄水泥混凝土路面進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算，分析面板厚度對UTW路面的影響，確定了最合理的厚度。（3）對板中部、板角隅、板縱縫邊緣中部三種位置進(jìn)行加載，分板底連續(xù)和板底脫空兩種情況，對比彎拉應(yīng)力的大小，確定了不同

3、情況下的最不利荷位。（4）通過對輪跡帶的分析，確定輪跡頻率峰值位置；將荷載作用在輪跡頻率峰值位置，分析不同平面尺寸和厚度的面板彎拉應(yīng)力值變化規(guī)律，進(jìn)一步確立了合適的面板平面尺寸和厚度。（5）對UTW路面進(jìn)行溫度應(yīng)力分析，確定其變化規(guī)律；將彎拉應(yīng)力疲勞值與溫度應(yīng)力疲勞值疊加，將疊加值與混凝土抗彎拉強(qiáng)度進(jìn)行對比，得出滿足道路使用要求的尺寸和厚度。（6）分析瀝青層厚度對UTW路面的影響，論證我國現(xiàn)有的瀝青層厚度能夠滿足UTW路面的使用要求；對

4、反射裂縫進(jìn)行分析，總結(jié)得出反射裂縫發(fā)生的規(guī)律；分析瀝青彈性模量大小對UTW路面的影響，得出其變化規(guī)律。
　　通過有限元數(shù)據(jù)分析，主要得出以下重要結(jié)論：（1）UTW路面平面尺寸為1.8m×1.8m時(shí)，最為合理，施工也較為方便。（2）通過分析不同厚度的UTW路面板，得出9~10cm的厚UTW路面板是較為經(jīng)濟(jì)合理的。（3）瀝青層和混凝土面層之間的粘結(jié)力對UTW路面的使用性能起到?jīng)Q定作用，板底脫空時(shí)的彎拉應(yīng)力要遠(yuǎn)大于板底連續(xù)的彎拉應(yīng)力。層

5、間連續(xù)時(shí)，最不利荷位為板縱縫邊緣中部；當(dāng)板底有脫空現(xiàn)象時(shí)，最不利荷位為板角隅。（4）溫度應(yīng)力對UTW路面的使用性能起到一定作用，不能夠忽略，和荷載應(yīng)力共同對UTW作用。（5）隨瀝青層厚度逐漸增加，板底彎拉應(yīng)力是逐漸減小的。并且我國現(xiàn)有的瀝青層厚度能滿足UTW路面的使用要求。隨瀝青彈性模量的增加，UTW路面的使用性能有所提高。
　　本文的研究成果，有助于完善UTW路面的設(shè)計(jì)方法，為UTW路面設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)，有利于超薄水泥混凝土路面