多年凍土區(qū)水泥混凝土路面材料性能及結構對策研究.pdf

1、多年凍土地區(qū)道路修筑一直被視為世界性的難題，對于多年凍土區(qū)的水泥混凝土路面而言，路面材料和結構的適應性成為制約其在多年凍土區(qū)應用的主要問題。本文在多年凍土區(qū)水泥混凝土路面調查的基礎上就上述問題進行了深入的研究和探索。 首先通過模擬試驗，研究了野外實際溫度條件下水泥混凝土抗彎拉強度的發(fā)展規(guī)律及提高混凝土早期強度的主要措施。對引氣混凝土的各項耐久性能進行了試驗研究，綜合各試驗結果總結了引氣混凝土在高原多年凍土區(qū)應用的大致含氣量范圍。

2、 多年凍土區(qū)水泥混凝土路面下的溫度場是研究多年凍土區(qū)水泥混凝土路面結構的適應性問題的基礎。本文首先現(xiàn)場實測了水泥混凝土路面及瀝青路面的太陽輻射反射系數(shù)，并結合凍土的穩(wěn)定性分析太陽輻射對不同路面類型凍土穩(wěn)定性的影響。應用太陽輻射數(shù)據(jù)及大氣溫度數(shù)據(jù)對路面溫度進行反演，反演結果可以作為溫度場分析時路表溫度邊界條件的推算方法。選取三種不同凍土斷面類型，并以溫度觀測數(shù)據(jù)為基礎，建立了水泥混凝土路面下溫度場有限元分析模型，計算了不同凍土斷面

3、類型、不同路面類型、不同路堤高度的溫度場，分析了氣候逐年變暖對路面下溫度場的影響。根據(jù)計算結果推導了不同凍土斷面類型時水泥混凝土的路堤臨界高度。 多年凍土區(qū)水泥混凝土路面下的變形是決定水泥混凝土路面是否適應的主要因素，本文首先分析了多年凍土路基的變形組成及計算方法，然后在多年凍土區(qū)水泥混凝土路面下溫度場有限元計算結果的基礎上，計算了不同凍土斷面類型、不同路堤高度的水泥混凝土路面下的路基變形，并研究其隨運營時間的變化規(guī)律，找出了各

4、自的最大不均勻融沉變形值及總變形值。 首次提出了采用碎石層緩沖多年凍土區(qū)不均勻融沉變形的思路，設計了模擬試驗方法，并運用自行設計的碎石層模擬差異沉降試驗箱及二次松散系數(shù)測試箱進行試驗。分析了碎石層緩沖差異沉降能力的機理，找出了影響碎石層緩沖差異沉降能力的主要因素。從力學角度對碎石層緩沖差異沉降能力進行了計算，證實了碎石層不但可從變形上消除差異沉降，而且可以減小路面結構在差異沉降發(fā)生時產(chǎn)生的附加應力。首次設計了多年凍土區(qū)碎石層發(fā)揮

5、變形緩沖能力的厚度曲線，應用該曲線，可以根據(jù)不同凍土類型及路堤高度確定適宜的碎石層厚度。首次提出在多年凍土區(qū)綜合利用碎石層變形調節(jié)能力及主動降溫能力的方案。在碎石層的組成設計中綜合考慮兩種有益功能進行設計。計算了按照不同凍土地區(qū)、不同路堤高度、不同碎石粒徑確定的發(fā)揮碎石層兩種功能的推薦厚度表。 為盡量提高水泥混凝土路面整體結構層對不均勻融沉變形的抵抗能力或適應能力，首先提出在不穩(wěn)定凍土段對混凝土路面配筋的原則，并根據(jù)不均勻融沉段