本文關(guān)鍵詞：多年凍土區(qū)高等級(jí)公路路基路面結(jié)構(gòu)變形特性研究

  更多相關(guān)文章： 多年凍土地區(qū) 路基路面結(jié)構(gòu)變形特性 數(shù)值模型 溫度場 位移場

【摘要】：青藏高原多年凍土區(qū)為高海拔、輻射強(qiáng)、氣溫低、溫差大、各類凍土廣泛分布的特殊自然環(huán)境,致使路基路面性能衰變相對(duì)較快,誘發(fā)了裂縫、車轍、不均勻變形等病害,降低道路使用性能。本文采用現(xiàn)場測試、數(shù)值模擬的方法,對(duì)路基路面結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度場、位移場展開研究,分析了青藏高原多年凍土區(qū)高等級(jí)公路路基路面結(jié)構(gòu)變形特性。以青藏高原多年凍土區(qū)G109青藏公路和G214青康公路為依托,分析了道路沿線氣溫、輻射、降雨、凍土類型等自然環(huán)境特征;基于現(xiàn)場調(diào)研歸納分析了多年凍土區(qū)路基路面典型結(jié)構(gòu)及道路病害類型。建立了伴有相變的非穩(wěn)態(tài)溫度場、水分場及流固熱耦合控制方程;以共玉高速試驗(yàn)段K629+800~K634+200為典型路段,選取半剛性基層瀝青路面、復(fù)合式基層瀝青路面和柔性基層瀝青路面結(jié)構(gòu),建立了多年凍土區(qū)路基路面結(jié)構(gòu)數(shù)值模型。基于現(xiàn)場調(diào)研,分析了共玉高速K629+800~K634+200試驗(yàn)段彎沉、路面變形及病害分布特征,綜合考慮承載力、路面抗變形、抗開裂等因素,評(píng)價(jià)多年凍土區(qū)試驗(yàn)路段路面結(jié)構(gòu)路用性能,結(jié)果表明復(fù)合式基層瀝青路面(4%水穩(wěn)碎石、2%水穩(wěn)碎石試驗(yàn)段)性能最好;柔性基層瀝青路面(級(jí)配碎石、土工格室試驗(yàn)段)次之。基于凍土區(qū)路基路面結(jié)構(gòu)數(shù)值計(jì)算模型,確定典型路段溫度、水分、荷載及位移的邊界條件和模型計(jì)算參數(shù),數(shù)值計(jì)算路基路面結(jié)構(gòu)的位移變形,并與調(diào)研實(shí)測結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證所建路基路面數(shù)值模型的正確合理性。數(shù)值計(jì)算分析了半剛性基層瀝青路面、復(fù)合式基層瀝青路面、柔性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的溫度場變化特性,結(jié)果表明復(fù)合式基層路面結(jié)構(gòu)在提高0℃凍結(jié)線、減小凍土融化等方面效果最佳。計(jì)算分析不同路面結(jié)構(gòu)位移場變化規(guī)律可知,多年凍土區(qū)復(fù)合式基層路面結(jié)構(gòu)變形小于半剛性基層路面結(jié)構(gòu)及柔性基層路面結(jié)構(gòu)。計(jì)算分析了寬幅、窄幅復(fù)合式基層路面結(jié)構(gòu)的溫度場、位移場及路表沉降,可知寬幅路基路面結(jié)構(gòu)有著顯著的“吸熱、聚熱、保溫”效應(yīng),其路基內(nèi)部存在著范圍廣、溫度高的高溫區(qū),結(jié)構(gòu)變形大于窄幅道路結(jié)構(gòu)。
【關(guān)鍵詞】：多年凍土地區(qū) 路基路面結(jié)構(gòu)變形特性 數(shù)值模型 溫度場 位移場
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U416.01
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 研究背景與意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 凍土區(qū)路面結(jié)構(gòu)與材料研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 凍土區(qū)路基結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 水-熱-力三場耦合研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.4 研究現(xiàn)狀分析16-17
• 1.3 主要研究內(nèi)容與技術(shù)路線17-20
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容17-18
• 1.3.2 技術(shù)路線圖18-20
• 第二章 青藏高原多年凍土區(qū)自然環(huán)境與路況研究20-42
• 2.1 青藏高原氣候環(huán)境20-31
• 2.1.1 降雨分析21-24
• 2.1.2 氣溫分析24-27
• 2.1.3 輻射分析27-28
• 2.1.4 地溫分布28-30
• 2.1.5 凍土深度30-31
• 2.1.6 風(fēng)速風(fēng)向31
• 2.2 青藏高原多年凍土區(qū)道路沿線凍土類型及分布31-35
• 2.2.1 G109沿線凍土類型及分布32-33
• 2.2.2 G214沿線凍土類型及分布33-35
• 2.3 青藏高原多年凍土區(qū)道路典型結(jié)構(gòu)35-37
• 2.3.1 路面典型結(jié)構(gòu)35-36
• 2.3.2 路基典型結(jié)構(gòu)36-37
• 2.4 青藏高原多年凍土區(qū)道路病害分析37-41
• 2.4.1 路面結(jié)構(gòu)病害37-38
• 2.4.2 路基結(jié)構(gòu)病害38-40
• 2.4.3 路基路面病害成因簡析40-41
• 2.5 小結(jié)41-42
• 第三章 多年凍土區(qū)路基路面結(jié)構(gòu)數(shù)值模型建立42-57
• 3.1 Flac3D數(shù)值求解簡介42-44
• 3.1.1 基本介紹42
• 3.1.2 Flac3D的使用特征42-43
• 3.1.3 Flac3D的求解流程43-44
• 3.2 模型控制方程44-50
• 3.2.1 溫度場控制方程44-46
• 3.2.2 水分場控制方程46-49
• 3.2.3 流固熱耦合控制方程49-50
• 3.3 模型邊界條件50-51
• 3.3.1 溫度場邊界條件50-51
• 3.3.2 水分場邊界條件51
• 3.4 路基路面結(jié)構(gòu)數(shù)值模型51-56
• 3.4.1 共玉高速路面結(jié)構(gòu)52-53
• 3.4.2 路基路面結(jié)構(gòu)數(shù)值模型53-56
• 3.5 本章小結(jié)56-57
• 第四章 多年凍土區(qū)路基路面結(jié)構(gòu)數(shù)值模型驗(yàn)證57-76
• 4.1 共玉高速典型路段測試分析57-65
• 4.1.1 路面彎沉測量57-59
• 4.1.2 路基路面變形檢測59-63
• 4.1.3 路面病害統(tǒng)計(jì)63-64
• 4.1.4 測試綜合分析64-65
• 4.2 路基路面結(jié)構(gòu)位移場數(shù)值模擬65-74
• 4.2.1 建立路基路面結(jié)構(gòu)位移場數(shù)值模型65-66
• 4.2.2 確定模型邊界條件及初始條件66-69
• 4.2.3 確定模型參數(shù)69-71
• 4.2.4 位移場模擬結(jié)果分析71-74
• 4.3 路基路面結(jié)構(gòu)位移場數(shù)值模擬與典型路段測試對(duì)比分析74-75
• 4.4 小結(jié)75-76
• 第五章 多年凍土區(qū)高等級(jí)公路結(jié)構(gòu)變形特性數(shù)值分析76-94
• 5.1 路基路面結(jié)構(gòu)溫度場模擬76-88
• 5.1.1 建立路基路面結(jié)構(gòu)溫度場數(shù)值模型76
• 5.1.2 溫度場模擬結(jié)果分析76-88
• 5.2 寬幅路基路面結(jié)構(gòu)數(shù)值分析88-92
• 5.2.1 建立寬幅路基路面結(jié)構(gòu)數(shù)值模型88-89
• 5.2.2 寬幅路基路面結(jié)構(gòu)溫度場云圖89-90
• 5.2.3 寬幅路基路面結(jié)構(gòu)位移場云圖90-92
• 5.3 多年凍土地區(qū)路基路面結(jié)構(gòu)變形特性綜合分析92-93
• 5.4 小結(jié)93-94
• 結(jié)論與建議94-96
• 主要結(jié)論94-95
• 進(jìn)一步研究建議95-96
• 參考文獻(xiàn)96-101
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果101-102
• 致謝102

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