[博士]旧PCC路面上AC加铺层设计方法的研究

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内容简介

　　[博士]旧PCC路面上AC加铺层设计方法的研究　　学科专业:道路与铁道工程　　授予学位：博士 　　学位授予单位：同济大学　　学位年度：2002　　 旧水泥混凝土(PCC)路面上加铺沥青罩面层(AC)，包含刚柔两种结构形式，而且再采用土工织物夹层防治/延缓反射裂缝，形成了复杂的复合结构。对于这种结构，目前还没有一个成熟的研究模型，继续开展旧PCC路面上加罩AC面层的反射裂缝和防治反射裂缝的加铺层设计方法这方面的研究，不仅是必要的，而且具有实用价值.　　 本文首先借助有限元软件ANSYS对旧PCC路面上AC加铺层的复合式路面结构进行力学分析，包括夹层的效果、加铺层厚度和加铺层模量的影响.有限元分析表明:(1)夹层的效果取决于夹层的模量，夹层模量要大于500 MPa才能减小加铺层底部的各个应力分量，模量太低的夹层效果较差.通常说来，玻璃纤维网格夹层的效果要比土工布的好。加铺层中部的夹层对加铺层底部的内力影响很小.但它能减小加铺层顶部的弯沉，因此，同时在加铺层底部和中部铺设夹层，能减小整体弯沉，提高结构抗车辙的能力。(2)加铺层的厚度对加铺层中的应力影响很大，等效应力和最大剪应力随加铺层厚度的增加而减小，减小的幅值约为4.7~6.2 %/cm，平均值为5.4 %/cm。加铺层厚度减小加铺层底面弯沉差的平均效果为5.3%/an，即，加铺层每增加1厚度可以减少加铺层底面弯沉差5%左右.③加铺层的模量同样影响加铺层中的应力.加铺层的模量提高，应力也随之增大，幅度为1.5 ~4.1 %1100MPa平均增加2.5%/100MPa。加铺层的弯沉和弯沉差随着加铺层模量的增加而减小，加铺层底面弯沉差随加铺层模量的平均变化为3.S%/100 MPa，而且弯沉差减小的幅度比绝对弯沉的大。　　 为了评价土工织物的防反效果，设计了一些室内试验，包括中梁弯拉强度试验、中梁疲　　劳试验和车辙试验。中梁弯拉强度试验表明，土工织物对沥青混凝土材料有加筋作用。尽管　　试验结果和有限元中梁强度分析结果不完全一致，但是玻璃纤维网格夹层材料由于其高模量　　小变形的优良性质，在两种分析中都表现出对沥青混凝土的加筋作用，底部使用玻璃纤维网　　格的双层加筋效果也是可以肯定的.车辙试验表明:若要提高沥青混凝土材料的临界应变，似乎土工布的效果比玻璃纤维网格的要好。　　 试验路研究和实体工程分析表明:浦东南路旧路改建工程加铺层效果较好，至今已二年半左右，未见反射裂缝出现。路面接缝处的弯沉与弯沉差的实测值与理论计算值基本一致。　　 最后，在以上的理论分析和室内试验结果基础上，本文对各种加铺层设计方法进行比较分析之后，结合试验路观测结果，提出了一种考虑反射裂缝的旧PCC路面上AC加铺层设计方法，并对该设计方法的进一步完善提出了设想。

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