發(fā)布時(shí)間：2020-06-08 08:46

【摘要】：在水泥混凝土路面上加鋪瀝青混合料層,形成復(fù)合式路面結(jié)構(gòu),可以大大提高路面行車舒適性,彌補(bǔ)剛性路面的不足。但由于兩種路面的力學(xué)性能不同,在行車荷載和溫度的作用下,路面會(huì)產(chǎn)生反射裂縫。由于大氣降水從裂縫進(jìn)入,使得路面進(jìn)一步出現(xiàn)病害,嚴(yán)重影響行車及路面使用壽命,在水泥混凝土和瀝青混合料之間加入應(yīng)力吸收層,旨在改善結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力狀態(tài),有效防止反射裂縫的出現(xiàn)。本文的主要內(nèi)容和研究結(jié)論如下:首先,運(yùn)用ABAQUS軟件建立存在裂縫的路面結(jié)構(gòu)模型,而后運(yùn)用子程序平臺(tái)在路面上施加動(dòng)荷載,而后對(duì)比研究在動(dòng)荷載作用下改變路面結(jié)構(gòu)層各層的厚度和模量時(shí)加鋪應(yīng)力吸收層的路面結(jié)構(gòu)和直接加鋪路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和彎沉變化規(guī)律,得出設(shè)置應(yīng)力吸收層能夠有效的改善路面的應(yīng)力集中現(xiàn)象。同時(shí)得出應(yīng)力吸收層厚度、應(yīng)力吸收層模量模量、瀝青層厚度、土基模量等因素變化對(duì)瀝青混合料加鋪層受力會(huì)產(chǎn)生較大的影響,而水泥混凝土路面厚度、水泥混凝土路面模量以及瀝青層模量對(duì)瀝青混合料加鋪結(jié)構(gòu)的受力產(chǎn)生的影響較小。其次,運(yùn)用ABAQUS軟件建立溫度場模型,而后在ABAQUS子程序平臺(tái)上定義隨時(shí)間變化的外界溫度子程序,同時(shí)在子程序中設(shè)定太陽輻射、日照時(shí)間、氣溫及對(duì)流熱交換和路面有效輻射等因素的值。建立模型加入隨時(shí)間變化的外界溫度子程序,研究在一天之內(nèi)溫度變化作用下荷載應(yīng)力的變化,得出了下16時(shí)溫度荷載應(yīng)力值最大。同時(shí)在其他因素不變的條件下,在路面模型中對(duì)路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行耦合應(yīng)力作用分析,研究了在耦合應(yīng)力作用下應(yīng)力吸收層模量變化時(shí)瀝青混合料加鋪層底的應(yīng)力變化規(guī)律,得到應(yīng)力的變化規(guī)律與單獨(dú)對(duì)模型施加動(dòng)荷載的變化規(guī)律相同。最后,為了驗(yàn)證應(yīng)力吸收材料在道路中的作用,選取了目前道路防反技術(shù)中較為常見的防反材料進(jìn)行室內(nèi)疲勞試驗(yàn)研究,研究了不同路面結(jié)構(gòu)組合的抗裂性能。分析了不同防反材料的性能和特點(diǎn),證明了在實(shí)際中防反材料能夠有效的改善路面的受力情況,提高路面的疲勞壽命,同時(shí)得出了剪應(yīng)力是造成復(fù)合式路面破壞的主要因素。
【圖文】：

2.1 反射裂縫的產(chǎn)生當(dāng)拉應(yīng)力和剪應(yīng)力作用于舊有水泥路面接縫以及裂縫處時(shí)，裂縫及接縫處上方的瀝青罩面層容易受到損傷，所以舊有的接縫和裂縫會(huì)直接引發(fā)反射裂縫，造成瀝青罩面層的損傷，一般認(rèn)為，當(dāng)瀝青面層和舊有路面板直接能夠良好連接時(shí)有以下兩種荷載會(huì)造成反射裂縫的產(chǎn)生：溫度以及車輛荷載作用。通常將溫度作用下產(chǎn)生的裂縫稱為溫度反射型裂縫，將由車輛荷載引起的裂縫稱為荷載型反射裂縫。溫度型反射裂縫:在我國各個(gè)地區(qū)，溫度隨著時(shí)間的推移都在不斷發(fā)生著變化。當(dāng)外界氣溫較低時(shí)，，混凝土板會(huì)進(jìn)行收縮變形，從而在瀝青罩面層內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)在高溫季節(jié)時(shí)，混凝土板會(huì)發(fā)生膨脹，從而在瀝青罩面層內(nèi)產(chǎn)生壓應(yīng)力，產(chǎn)生的裂縫如圖 2-1 所示。而在日溫度變化作用下，由于瀝青路面表面和大氣接觸，路面板溫度變化較為明顯，底面溫度變化較小，會(huì)造成瀝青罩面層產(chǎn)生翹曲變形。

圖 2-2 荷載反射型裂縫2.2 反射裂縫的擴(kuò)展及擴(kuò)展理論在傳統(tǒng)的力學(xué)強(qiáng)度理論中，認(rèn)為當(dāng)瀝青面層所承受的應(yīng)力超過瀝青混凝土本身所具有的承載極限時(shí)，瀝青面層就會(huì)被破壞，不能保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)。然而在瀝青路面的實(shí)際運(yùn)行過程中，若反射裂縫造成瀝青路面完全破壞，需要經(jīng)歷裂縫擴(kuò)展階段，反射裂縫會(huì)在瀝青面層上產(chǎn)生縱橫向擴(kuò)展、直至破壞。2.2.1 裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展形式斷裂力學(xué)認(rèn)為,裂縫的擴(kuò)展有三種位移模式:張開模式、剪切模式和撕開模式如圖 2-3 所示。在溫度應(yīng)力的影響下，反射裂縫為張開模式，而在車輛荷載作用下裂縫的主要模式為張開型裂縫和剪切型裂，在一些特殊的情況下在罩面層中會(huì)出現(xiàn)撕開模式。溫度變化出現(xiàn)溫度反射型裂縫，首先在罩面層底部會(huì)出現(xiàn)，而后會(huì)逐漸向上發(fā)展出現(xiàn)在罩面層上部。
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U416.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2702825