黃河沖積平原區(qū)高速公路路基強(qiáng)度衰減與路面結(jié)構(gòu)特性研究.pdf

1、黃河沖積平原區(qū)大面積的分布有黃河沖積粉土，這是我國特有的一種土質(zhì)，這些地區(qū)很難以其它筑路材料作為路基替代填料。山東是我國開始建設(shè)高速公路較早且里程較長的省份，也是典型的黃河沖積平原粉土分布地區(qū)。該粉土土基是一種容易失穩(wěn)的土基，易產(chǎn)生路基路面病害，這些病害的過早出現(xiàn)嚴(yán)重影響了公路的使用性能和使用壽命。黃河沖積平原區(qū)高速公路的路基強(qiáng)度衰減造成的路面早期病害與路面大修加鋪改造問題十分突出，因此，圍繞該問題開展相關(guān)研究顯得十分必要和迫切。

2、 本文從黃河沖積平原區(qū)路面結(jié)構(gòu)早期破壞嚴(yán)重的實(shí)際問題出發(fā)，通過對多條道路的路面病害、路基不均勻沉降及路基含水量分布狀態(tài)等問題進(jìn)行較充分的現(xiàn)場調(diào)查與研究，在室內(nèi)外試驗(yàn)及數(shù)值計(jì)算分析的基礎(chǔ)上，揭示了黃河沖積平原區(qū)半剛性基層瀝青路面在正常荷載條件下早期結(jié)構(gòu)性損害依然發(fā)生的原因，主要是由于路基含水量變化引起的路基強(qiáng)度衰減及不均勻沉降造成，而重載交通則加劇了病害的發(fā)展速率和幅度?；谠摰貐^(qū)瀝青路面結(jié)構(gòu)的這一工程特點(diǎn)，本文針對大修改造典型結(jié)構(gòu)的選

3、擇，提出了對上部路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化的要求、依據(jù)及應(yīng)采取的措施。在對地基與路基進(jìn)行相應(yīng)的病害預(yù)防與處治的前提下，從功能性角度和結(jié)構(gòu)性角度初步探討了適合的大修加鋪特殊結(jié)構(gòu)，提出基于路基強(qiáng)度衰減下的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想，選取了“復(fù)合式”基層結(jié)構(gòu)來控制瀝青路面結(jié)構(gòu)早期病害的發(fā)生，并通過數(shù)值分析與計(jì)算對這一新型路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了驗(yàn)證。 首先，本文通過大量的室內(nèi)外試驗(yàn)，如現(xiàn)場含水量測試、室內(nèi)回彈模量測試、滲透規(guī)律測試、抗剪強(qiáng)度指標(biāo)測試等，系統(tǒng)研究了黃河沖

4、積平原區(qū)擊實(shí)粉土的土質(zhì)特性以及在不同水分來源時(shí)的滲透規(guī)律，揭示了擊實(shí)粉土的強(qiáng)度(模量)變化規(guī)律：其次，本文采用Bisar計(jì)算程序，計(jì)算分析了路基強(qiáng)度衰減、重載交通兩種因素對半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)力學(xué)指標(biāo)的影響，提出路基強(qiáng)度衰減對基層層底拉應(yīng)力影響最大的觀點(diǎn)。同時(shí)，計(jì)算分析了兩種因素聯(lián)合作用下對基層疲勞壽命的影響規(guī)律，從而揭示了黃河沖積平原區(qū)路面結(jié)構(gòu)使用壽命短的主要原因；第三，現(xiàn)場實(shí)測了黃河沖積平原區(qū)路基不均勻沉降規(guī)律，提出不均勻沉降沿橫

5、向分布為近似拋物線分布規(guī)律，沿縱向主要分布在橋頭連接處路段?；谟邢拊浖嗀nsys，選取典型路段，基于平面應(yīng)變假定，分別分析了橫向不均勻沉降和縱向不均勻沉降對路面結(jié)構(gòu)受力的影響，分析說明半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)對橫向不均勻沉降非常敏感。建立三維有限元模型，分析了實(shí)際不均勻沉降對路面結(jié)構(gòu)的影響：最后，綜合考慮由于路基強(qiáng)度衰減與不均勻沉降的影響導(dǎo)致的傳統(tǒng)半剛性路面結(jié)構(gòu)難以適應(yīng)黃河沖積平原區(qū)粉土路基的特點(diǎn)，提出了“復(fù)合式基層”路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思