【博士】復(fù)合式長壽命路面結(jié)構(gòu)研究【2008】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：長安大學(xué)　　學(xué)位年度： 2008年　　目前，我國高速公路的設(shè)計(jì)年限一般為20-30年，但實(shí)際使用壽命只有8-10年，甚至，有的高速公路只營運(yùn)2-3年就開始出現(xiàn)較嚴(yán)重的病害。對于高速公路、城市間的重要道路，公路的維修必然造成用戶的出行不便，延長用戶的出行時(shí)間，增加燃油消耗，造成大量的維修費(fèi)用、用戶費(fèi)用的浪費(fèi)等問題，同時(shí)對社會也帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，從壽命周期費(fèi)用分析的角度看，這無疑是不經(jīng)濟(jì)的。如何延長公路的使用年限，這已成為目前我國公路建設(shè)者最為關(guān)心的問題之一。本文針對高速公路設(shè)計(jì)壽命與實(shí)際使用壽命較短等問題，對目前國內(nèi)外普遍關(guān)注的長壽命路面，從長壽命定義、標(biāo)準(zhǔn)到長壽命路面結(jié)構(gòu)型式、水泥混凝土板塊劃分、結(jié)構(gòu)層應(yīng)力等方面進(jìn)行了研究分析。　　本文主要進(jìn)行了以下幾方面的研究工作：(1)通過對相關(guān)國家長壽命路面的不同定義研究，對長壽命路面定義進(jìn)行了分析，并提出復(fù)合式長壽命路面設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；　　提出依托工程的長壽命路面結(jié)構(gòu)型式。(2)對車道寬度進(jìn)行研究，得出高速公路不同限速下車輛的安全行車速度；對水泥混凝土板塊合理尺寸進(jìn)行了研究分析，為了使車輛能夠騎縫行駛，使混凝土板長期處在較低的應(yīng)力水平下，提出3reX 4m平面尺寸的板塊劃分方式，并通過荷載應(yīng)力計(jì)算與溫度應(yīng)力計(jì)算對這種小板塊劃分方式的優(yōu)越性進(jìn)行了分析；并且結(jié)合車道寬度的研究，提出28m路基寬度上修建六車道的設(shè)計(jì)方案，即“四改六”車道方案。(3)對依托工程當(dāng)?shù)氐臏囟惹闆r進(jìn)行調(diào)查，繪出典型不同季節(jié)的路面溫度圖。通過溫度場、溫度梯度有關(guān)理論計(jì)算復(fù)合式長壽命路面的最大溫度梯度，為長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析提供計(jì)算依據(jù)。(4)通過有限元方法和規(guī)范方法，對復(fù)合式長壽命路面水泥混凝土層板底彎拉應(yīng)力的影響因素進(jìn)行了分析，得出了混凝土板厚、瀝青面層厚度等因素對層底彎拉應(yīng)力的影響，為路面設(shè)計(jì)提供理論支撐。(5)通過有限元分析，對層間剪應(yīng)力分布情況進(jìn)行了研究，分析確定了層間剪應(yīng)力最大值出現(xiàn)位置。研究了瀝青面層厚度對層間剪應(yīng)力的影響效果，確定適宜復(fù)合式長壽命路面結(jié)構(gòu)型式中瀝青表面層的厚度。(6)根據(jù)有關(guān)應(yīng)力計(jì)算分析，對復(fù)合式長壽命路面各柔性層的材料設(shè)計(jì)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，提出適宜的柔性層配合比設(shè)計(jì)，并對混合料設(shè)計(jì)提出新的標(biāo)準(zhǔn)。(7)分析敏感性因素對長壽命路面極限壽命預(yù)估的影響，通過有關(guān)壽命預(yù)估方法對復(fù)合式長壽命路面結(jié)構(gòu)極限壽命進(jìn)行預(yù)估；同時(shí)對復(fù)合式長壽命路面與功能相仿的AC、PCC路面進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)對比分析，比較其優(yōu)劣。(8)為確保復(fù)合式長壽命路面水泥混凝土面層與瀝青面層緊密結(jié)合，通過試驗(yàn)分析，提出了水泥混凝土表面裸化技術(shù)，并提出裸化時(shí)間與裸化深度等參數(shù)要求。　　

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