連續(xù)配筋水泥混凝土路面沖斷破壞預(yù)估模型研究.pdf

1、沖斷破壞是連續(xù)配筋水泥混凝土路面（Continuously Reinforced Concrete Pavement，簡稱CRCP）的主要破壞形式。沖斷破壞的影響因素復(fù)雜，至今尚未有一個能被廣泛接受的預(yù)估模型，國內(nèi)外的CRCP設(shè)計方法在沖斷預(yù)測方法上還有很大的改進空間。板頂位置的縱向開裂和基層的沖刷是沖斷發(fā)生的兩大要素。路面結(jié)構(gòu)、材料特性和施工條件都對沖斷發(fā)生有重要影響。本文通過數(shù)值模擬、現(xiàn)場試驗研究和對美國路面長期性能（Long Te

2、rm Pavement Performance，簡稱LTPP）監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，指出了當前美國和國內(nèi)設(shè)計方法的不足，展開了基于CRCP疲勞特性分析的沖斷預(yù)測模型研究。
　　編制了可以考慮材料特性、天氣特征和施工條件的數(shù)值模擬程序RP_TMP，用于預(yù)測混凝土板內(nèi)的溫度變化規(guī)律，以及板內(nèi)沿深度方向不同位置的水泥混
　　凝土凝結(jié)時的溫度。并進行現(xiàn)場試驗，研究不同攤鋪條件下混凝土在硬化時板內(nèi)溫度場分布，使用現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)對數(shù)值模擬程序也

3、進行驗證。運用溫度矩的概念，提出一種使用等效硬化線性溫度差作為混凝土板內(nèi)硬化溫度梯度的表征的方法。分析了施工季節(jié)、施工時機和養(yǎng)生方式對硬化溫度場的影響；根據(jù)路面內(nèi)的硬化和使用期溫度場均為非線性的特點，建立了一種能夠考慮非線性硬化溫度梯度的剛性路面溫度應(yīng)力預(yù)測方法。計算結(jié)果表明：在高溫季節(jié)施工，將使在使用期混凝土板頂位置的溫度應(yīng)力值和拉應(yīng)力出現(xiàn)的頻率大大增加。進一步說明施工條件對板頂?shù)桨宓组_裂有很大影響。通過對LTPP中路面使用性能的數(shù)據(jù)

4、進行分析對比，發(fā)現(xiàn)高溫季節(jié)施工的水泥混凝土路面的橫向開裂數(shù)目和縱向開裂長度都遠遠大于低溫季節(jié)施工的情況，驗證了本文關(guān)于溫度應(yīng)力的計算模型。
　　根據(jù)設(shè)置硬路肩的CRCP的沖斷破壞數(shù)量大大減少的工程現(xiàn)象，斷定路肩位置的傳荷能力對CRCP的力學(xué)響應(yīng)有顯著的影響。進而使用ISLAB2000軟件分析了不同路面結(jié)構(gòu)參數(shù)、開裂間距、橫向裂縫傳荷能力、路肩位置傳荷能力共同作用對CRCP臨界荷位板頂位置最大拉應(yīng)力的影響，并使用ISLAB2000的

5、計算結(jié)果訓(xùn)練了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于板頂最大拉應(yīng)力的預(yù)測。基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法，使用正交試驗分析了對各因素對板頂位置拉應(yīng)力影響的敏感性進行。發(fā)現(xiàn)路肩位置傳荷能力的影響大于橫向裂縫位置，說明了在CRCP設(shè)計中考慮路肩傳荷能力的重要性。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)美國得州農(nóng)工大學(xué)使用HWTD進行的基層沖刷深度檢測試驗結(jié)果，分析了LTPP數(shù)據(jù)中傳荷能力與錯臺高度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)接縫位置傳荷能力隨錯臺高度的增加而減小。進而建立了傳荷能力、路面等效厚度與沖刷深度與之

6、間的聯(lián)系，描述了CRCP使用過程中由于路肩位置基層材料的沖刷損失而引起的傳荷能力衰減，及等效混凝土厚度減小對板頂拉應(yīng)力的影響。
　　CRCP的沖斷發(fā)生的危險率非固定值，CRCP的沖斷發(fā)生與荷載累計作用次數(shù)之間服從Weibull分布。根據(jù)LTPP的路面使用性能的監(jiān)測數(shù)據(jù)為分組數(shù)據(jù)的這一特點，建立了一套根據(jù)LTPP分組數(shù)據(jù)的CRCP沖斷模型的參數(shù)估計方法。主要包括荷載累計作用次數(shù)的計算、樣本數(shù)目的確定、使用分組數(shù)據(jù)建立極大似然方程、最