【博士】基于抗沖刷性能的水泥混凝土路面半剛性基層材料組成設(shè)計(jì)研究【2010】

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　　學(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：長安大學(xué)　　學(xué)位年度： 2010年　　半剛性基層材料抗沖刷性能差是造成水泥混凝土路面板底脫空的主要原因?，F(xiàn)行水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范雖然對其抗沖刷能力及剛度提出了定性建議，但在材料組成與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中并未提出定量的指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)。工程應(yīng)用中水泥混凝土路面基層的受力狀況不同于瀝青路面基層，但目前水泥混凝土路面基層設(shè)計(jì)中的取值方法卻完全等同于瀝青路面。因此，有必要針對水泥混凝土路面對基層材料的性能要求，研究其材料設(shè)計(jì)指標(biāo)，并提出適宜的半剛性基層材料組成設(shè)計(jì)方法，這對進(jìn)一步提高水泥混凝土路面的耐久性具有重要的意義?！　≌撐母鶕?jù)水泥混凝土路面基層使用狀況的調(diào)查結(jié)果，分析了半剛性基層的典型損壞模式及其破壞過程。在分析影響基層抗沖刷性能主要因素的基礎(chǔ)上，研究了半剛性基層沖刷破壞過程及機(jī)理，提出了自由水的浸泡軟化、靜水壓力下的溶蝕和動水壓力下的沖刷等三階段基層材料沖刷破壞過程，分析了各階段水對基層材料的破壞機(jī)理。　　基于多孔介質(zhì)理論，運(yùn)用ABAQUS有限元分析軟件對水泥路面基層內(nèi)的孔隙水壓力進(jìn)行數(shù)值模擬，計(jì)算不同外部荷載和路面結(jié)構(gòu)條件下的基層孔隙水壓力分布，提出標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下產(chǎn)生的孔隙水壓力峰值范圍，確定出評價半剛性基層材料抗沖刷性能試驗(yàn)中的動水壓力值?！　陌雱傂曰鶎硬牧系慕M成設(shè)計(jì)角度出發(fā)，總結(jié)影響基層抗沖刷性能的因素，并對各影響因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)分析，研究了影響半剛性基層材料抗沖刷性能與其各影響因素之間的相關(guān)性。同時，進(jìn)一步對基層抗沖刷性能各影響因素進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析，分別得出了沖刷量和強(qiáng)度的影響因素灰關(guān)聯(lián)排序結(jié)果。利用灰色系統(tǒng)理論分別建立半剛性基層材料的沖刷量和強(qiáng)度預(yù)測模型，并提出其相應(yīng)的預(yù)測簡化式。提出在半剛性基層水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時應(yīng)根據(jù)不同交通等級選擇不同的半剛性基層結(jié)構(gòu)類型。針對水泥混凝土路面對基層的技術(shù)要求，確定出半剛性基層材料組成設(shè)計(jì)指標(biāo)，并推薦了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建議值。最后，基于沖刷量和強(qiáng)度的灰色預(yù)測簡化式，提出了基于抗沖刷性能的水泥混凝土路面半剛性基層材料組成設(shè)計(jì)方法。　　

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