【博士】连续配筋混凝土与沥青混凝土复合式路面工作机理和结构设计方法的研究【2006】

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内容简介

　　学科专业：道路与铁道工程　　授予学位：博士　　学位授予单位：东南大学　　学位年度： 2006年　　由于交通量增长迅猛，路面早期损坏较为严重，我国高速公路路面使用寿命经常低于设计使用期。因此，有必要对沥青路面耐久性进行深入研究，探索适宜的路面结构型式。连续配筋混凝土与沥青混凝土(CRC-AC)复合式路面是一种耐久性路面结构，CRCP提供稳定、坚实的基层，AC层改善路面使用性能。虽然国内曾进行了相关的试验和研究，但未考虑CRCP裂缝模式与普通JPCP或JRCP的差异、覆盖沥青层后对CRCP的影响和沥青层与CRCP层间粘结问题。本文运用有限元法对CRC-AC复合式路面进行了CRCP荷载应力和温度应力的分析、交通荷载作用下AC层裂缝形成及扩展机理的研究、AC层与CRCP层问剪应力的研究，调查了现有CRCP实际使用性能，提出了基于路面破坏模式的CRC-AC复合式路面结构设计方法。　　CRCP荷载应力分析中，建立三维有限元模型，通过计算与分析，确定了CRCP的最不利荷位，分析了路面结构参数对CRCP荷载应力的影响情况{确定了CRCP疲劳损耗临界荷位，分析在不同裂缝间距下，CRCP疲劳损耗临界荷位处的荷载应力随路面结构参数变化的规律，建立回归模型，得到了CRCP荷载应力计算公式。　　CRCP温度应力分析中，分析了CRC．-AC复合式路面温度场的分布规律，研究了CRCP最大温度梯度与路面结构的相互关系，推导了CRCP的最大温度梯度公式；建立CRCP温度应力计算模型，分析结构参数对CRCP翘曲应力的影响规律，建立回归模型，推导了CRcP翘曲应力的计算公式。　　交通荷载对AC层裂缝影响的研究中，分析了交通荷载下AC层的受力状态，建立AC层起裂模型进行了裂缝起裂寿命的计算，研究表明交通荷载下AC层不会出现开裂现象；对由其它因素引起了AC层出现初始裂缝后，裂缝在交通荷载作用下扩展规律进行了研究，研究表明在交通荷载作用下道路使用期内AC层不会出现裂缝的失稳扩展。CRC_．-AC复合式路面AC层具有良好的抗裂性能。　　AC层与CRCP层间抗剪性能的研究中，建立三维有限元模型，确定了AC层层底剪应力的最不利荷位，对正常行车、有思想准备的停车以及超载、紧急制动情况下AC层与CRCP间剪应力进行研究，分析路面结构参数对AC层层底最大剪应力的影响规律，采用人工神经网络的方法，建立AC层层底最大剪应力的预测模型。　　cRc．Ac复合式路面结构设计方法研究中，通过理论分析以及相应试验路的观测，确定了CRCP的纵向疲劳开裂和AC层与CRCP的剪切破坏是CRC-AC复合式路面主要破坏模式，提出基于主要破坏模式的CRC-AC复合式路面结构设计方法，给出了CRC-AC复合式路面结构设计的详细步骤。根据工程实践，提出对端部处理运用毛勒伸缩缝的方法。　　

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