水泥混凝土板下设置沥青隔离层的技术研究
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摘要
目前,我国水泥混凝土路面出现常见的断板、基层唧浆等早期结构性破坏,特别是在一些重载交通道路上这种破坏表现尤为严重。针对这一实际情况,结合我国目前水泥混凝土路面的结构特点、交通组成以及环境特征,提出在水泥混凝土路面基层顶面设置沥青隔离层的措施,以优化水泥混凝土路面结构,减缓路面的早期破坏。
通过分析水泥混凝土路面的结构特点和使用性能要求,阐述了沥青隔离层的主要功能。运用ABAQUS有限元软件,结合实际工程项目建立了水泥混凝土路面结构模型,并进行了模型的验证,在此基础上分别计算了设置沥青隔离层的水泥混凝土路面板在静载、温度应力、耦合应力以及移动荷载作用下的受力情况,分析了沥青隔离层的不同厚度、不同层间结合程度以及不同模量对水泥混凝土路面板受力的影响。结果表明：设置沥青隔离层水泥混凝土路面结构,在静载作用下路面板最大应力减少3.568%；在温度应力作用下路面板最大应力减少6.712%；在耦合应力作用下路面板最大应力减少6.467%；在移动荷载作用下路面板最大应力减少18.10%。设置沥青隔离层对于改善水泥混凝土路面板在各种荷载作用下的受力条件是有利的。
结合ABAQUS有限元软件的计算结果,分析了隔离层的厚度、层间结合程度、模量对水泥混凝土路面板受力的影响规律,推荐沥青隔离层厚度为1～2cm,隔离层模量为1200Mpa～1400Mpa,隔离层材料采用沥青表面处治、碎石封层等层间结合较好的材料为宜。本文的研究有助于完善水泥混凝土路面结构设计方法,为减缓现有水泥混凝土路面早期病害的发生,制定养护维修策略、延长其使用寿命提供技术参考。
At present,our country's cement concrete pavement appears broken pavement, primary pump slurry and other early structural damage common, especially in heavy traffic road this early stage of structural damage is particularly serious. In response to this reality combined with our existing structure characteristics of cement concrete pavement, traffic composition and environmental characteristics, proposed the measures of set asphalt isolation layer on semi-rigid layer top to optimize the structure of cement concrete pavement and mitigate the road's early damage.
By analyzing the structure of cement concrete road's characteristics and performance requirements, describes the main features of asphalt isolation layer. Using ABAQUS finite element software, calculating after setting isolation layer of asphalt the cement concrete pavement's forces in static load, temperature stress, temperature coupled stress and dynamic load, analysis the force impact of asphalt layer's different thickness, different modulus different integration to cement concrete pavement. The results show that:The structure of cement concrete pavement set the isolation layer of asphalt under the static load the largest decrease is 3.568%; temperature stress the largest decrease is 6.712%; temperature coupled stress the largest decrease is 6.467%; dynamic load the largest decrease is 18.10%; Set the isolation layer of asphalt can improve the cement concrete pavement's stress under various load conditions.
Combined with the calculation results of ABAQUS finite element software, analysis thickness modulus and integration of isolation layer of asphalt to the impact of force law on cement concrete pavement. Recommended the thickness of asphalt isolation layer is 1～2cm, asphalt isolation layer's modulus is 1200Mpa～1400Mpa, asphalt isolation layer's material sealed with surface treatment of asphalt and gravel layer etc. with better material layer is appropriate. Asphalt isolation layer of cement concrete pavement technology research will help improve the structure of cement concrete pavement design methods existing projects to mitigate the actual occurrence of cement concrete pavement maintenance and repair of the development strategy of extending its life to provide technical information.
通过分析水泥混凝土路面的结构特点和使用性能要求,阐述了沥青隔离层的主要功能。运用ABAQUS有限元软件,结合实际工程项目建立了水泥混凝土路面结构模型,并进行了模型的验证,在此基础上分别计算了设置沥青隔离层的水泥混凝土路面板在静载、温度应力、耦合应力以及移动荷载作用下的受力情况,分析了沥青隔离层的不同厚度、不同层间结合程度以及不同模量对水泥混凝土路面板受力的影响。结果表明：设置沥青隔离层水泥混凝土路面结构,在静载作用下路面板最大应力减少3.568%；在温度应力作用下路面板最大应力减少6.712%；在耦合应力作用下路面板最大应力减少6.467%；在移动荷载作用下路面板最大应力减少18.10%。设置沥青隔离层对于改善水泥混凝土路面板在各种荷载作用下的受力条件是有利的。
结合ABAQUS有限元软件的计算结果,分析了隔离层的厚度、层间结合程度、模量对水泥混凝土路面板受力的影响规律,推荐沥青隔离层厚度为1～2cm,隔离层模量为1200Mpa～1400Mpa,隔离层材料采用沥青表面处治、碎石封层等层间结合较好的材料为宜。本文的研究有助于完善水泥混凝土路面结构设计方法,为减缓现有水泥混凝土路面早期病害的发生,制定养护维修策略、延长其使用寿命提供技术参考。
At present,our country's cement concrete pavement appears broken pavement, primary pump slurry and other early structural damage common, especially in heavy traffic road this early stage of structural damage is particularly serious. In response to this reality combined with our existing structure characteristics of cement concrete pavement, traffic composition and environmental characteristics, proposed the measures of set asphalt isolation layer on semi-rigid layer top to optimize the structure of cement concrete pavement and mitigate the road's early damage.
By analyzing the structure of cement concrete road's characteristics and performance requirements, describes the main features of asphalt isolation layer. Using ABAQUS finite element software, calculating after setting isolation layer of asphalt the cement concrete pavement's forces in static load, temperature stress, temperature coupled stress and dynamic load, analysis the force impact of asphalt layer's different thickness, different modulus different integration to cement concrete pavement. The results show that:The structure of cement concrete pavement set the isolation layer of asphalt under the static load the largest decrease is 3.568%; temperature stress the largest decrease is 6.712%; temperature coupled stress the largest decrease is 6.467%; dynamic load the largest decrease is 18.10%; Set the isolation layer of asphalt can improve the cement concrete pavement's stress under various load conditions.
Combined with the calculation results of ABAQUS finite element software, analysis thickness modulus and integration of isolation layer of asphalt to the impact of force law on cement concrete pavement. Recommended the thickness of asphalt isolation layer is 1～2cm, asphalt isolation layer's modulus is 1200Mpa～1400Mpa, asphalt isolation layer's material sealed with surface treatment of asphalt and gravel layer etc. with better material layer is appropriate. Asphalt isolation layer of cement concrete pavement technology research will help improve the structure of cement concrete pavement design methods existing projects to mitigate the actual occurrence of cement concrete pavement maintenance and repair of the development strategy of extending its life to provide technical information.
引文
[1].姚祖康.水泥混凝土路面设计理论和方法[M].人民交通出版社.2003.10.
[2].邓学钧.陈荣生.刚性路面设计[M].人民交通出版社.2005.01.
[3].傅智.水泥混凝土路面施工技术[M].同济大学出版社.2004.03.
[4].黄仰贤.路面分析与设计[M].人民交通出版社.1998.05.
[5].廖卫东.陈栓发.李祖仲.改性沥青混合料应力吸收层材料特性与结构行为[M].科学出版社.2010.09
[6].沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].人民交通出版社.2009.07.
[7].邓学钧.张登良.路基路面工程[M].人民交通出版社.2005.04.
[8].杨斌.旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构研究[C].长安大学博士学位论文.2005.
[9].申爱琴.水泥混凝土路面裂缝修补材料研究[C].长安大学博士学位论文.2005.
[10].蒋应军.重载交通水泥混凝土路面材料与结构研究[C].长安大学博士学位论文.2005.
[11].刘许峰.设应力吸收层的水泥混凝土路面力学特性分析[D].长安大学硕士学位论文.2005.
[12].张阿云.关于水泥混凝土路面裂缝及修补问题探讨[J].华东公路.1994.6
[13].赵兰水泥混凝土路面早期裂缝的成因及防治[J].桂林工学院学报.2000.1
[14].交通部水泥混凝土路面推广组编.水泥混凝土路面研究[M].人民交通出版社.1995.11
[15].Kirn SM.Mccullough BF.Dynamic response of Plate on viscous Winkler foundation to moving loads of varying amplitude[J].Engineering Struetures.2003.25(9):1179-1188.
[16].Dwnaski.J.Byrlieki.W.Utilization of slag-alkaline cement as a grouting mediu minhy drotee hniealeonstretion.Bulletin tenrational Assoeiation of Engineering Geology. 1996.54:65-70
[17].GS. Little John. Chemieal.Grouting. Ground Engineering.1995(2):31-3
[18].MasaoShimoda.UlrtafineGroutingMaterial.GroutinginGeoteehnieaEngineering.Editedby WallaeeHaywardBkaer.1991:76-91.
[19].姚海龙朱子义.蜡制养护剂作贫混凝土基层隔离层的应用研究[J]《山西建筑》2008年10期
[20].廖公云 黄晓明.ABAQUS有限元软件在道路工程中的应用[M].东南大学出版社.2008.12
[21].赵腾伦. ABAQUS6.6在机械工程中的应用[M].中国水利水电出版社.2007.05
[22].石亦平ABAQUS有限元分析实例详解[M].机械工业出版社.2006.07
[23].王金昌 陈页开ABAQUS在土木工程中的应用[M].浙江大学出版社.2006.11
[24].庄茁等编著.基于ABAQUS的有限元分析和应用[M].清华大学出版社.2009.01
[25].刘展主编.ABAQUS6.6基础教程与实例详解[M].水利水电大学出版社.2008.02
[26].王玉镯等编著. ABAQUS结构工程分析与实例详解[M].中国建筑工业出版社.2010.03
[27].曹金凤 石亦平著.ABAQUS有限元分析常见问题解答[M].机械工业出版社.2009.01
[28].中华人民共和国行业标准.公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2002).人民交通出版社.2002.12
[29].中华人民共和国行业标准.公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006).人民交通出版社.2006.10
[30].中华人民共和国行业标准.公路排水设计规范(JTJ018-97).人民交通出版社.1997.10
[31].中华人民共和国行业标准.公路路基设计规范(JTG D30-2004).人民交通出版社.2005.04
[32].程毅.设置应力吸收层的水泥混凝土路面沥青加铺层结构研究[D].长安大学硕士学位论文.2006.
[33].王颖.加铺应力吸收层材料的研究[D].东北林业大学硕士学位论文.2007.
[34].李祖仲.应力吸收层沥青混合料路用性能研究[D].长安大学硕士学位论文.2005.
[35].冯政.水泥混凝土路面沥青加铺层及应力吸收层技术应用研究[D].西南交通大学硕士学位论文.2002.
[36].吕明敏.水泥稳定碎石基层材料设计研究[D].长安大学硕士学位论文.2006.
[37].覃峰 包惠明 董开亮.同步碎石应力吸收层特性研究[J].中外公路.2007年第5期.
[2].邓学钧.陈荣生.刚性路面设计[M].人民交通出版社.2005.01.
[3].傅智.水泥混凝土路面施工技术[M].同济大学出版社.2004.03.
[4].黄仰贤.路面分析与设计[M].人民交通出版社.1998.05.
[5].廖卫东.陈栓发.李祖仲.改性沥青混合料应力吸收层材料特性与结构行为[M].科学出版社.2010.09
[6].沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].人民交通出版社.2009.07.
[7].邓学钧.张登良.路基路面工程[M].人民交通出版社.2005.04.
[8].杨斌.旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构研究[C].长安大学博士学位论文.2005.
[9].申爱琴.水泥混凝土路面裂缝修补材料研究[C].长安大学博士学位论文.2005.
[10].蒋应军.重载交通水泥混凝土路面材料与结构研究[C].长安大学博士学位论文.2005.
[11].刘许峰.设应力吸收层的水泥混凝土路面力学特性分析[D].长安大学硕士学位论文.2005.
[12].张阿云.关于水泥混凝土路面裂缝及修补问题探讨[J].华东公路.1994.6
[13].赵兰水泥混凝土路面早期裂缝的成因及防治[J].桂林工学院学报.2000.1
[14].交通部水泥混凝土路面推广组编.水泥混凝土路面研究[M].人民交通出版社.1995.11
[15].Kirn SM.Mccullough BF.Dynamic response of Plate on viscous Winkler foundation to moving loads of varying amplitude[J].Engineering Struetures.2003.25(9):1179-1188.
[16].Dwnaski.J.Byrlieki.W.Utilization of slag-alkaline cement as a grouting mediu minhy drotee hniealeonstretion.Bulletin tenrational Assoeiation of Engineering Geology. 1996.54:65-70
[17].GS. Little John. Chemieal.Grouting. Ground Engineering.1995(2):31-3
[18].MasaoShimoda.UlrtafineGroutingMaterial.GroutinginGeoteehnieaEngineering.Editedby WallaeeHaywardBkaer.1991:76-91.
[19].姚海龙朱子义.蜡制养护剂作贫混凝土基层隔离层的应用研究[J]《山西建筑》2008年10期
[20].廖公云 黄晓明.ABAQUS有限元软件在道路工程中的应用[M].东南大学出版社.2008.12
[21].赵腾伦. ABAQUS6.6在机械工程中的应用[M].中国水利水电出版社.2007.05
[22].石亦平ABAQUS有限元分析实例详解[M].机械工业出版社.2006.07
[23].王金昌 陈页开ABAQUS在土木工程中的应用[M].浙江大学出版社.2006.11
[24].庄茁等编著.基于ABAQUS的有限元分析和应用[M].清华大学出版社.2009.01
[25].刘展主编.ABAQUS6.6基础教程与实例详解[M].水利水电大学出版社.2008.02
[26].王玉镯等编著. ABAQUS结构工程分析与实例详解[M].中国建筑工业出版社.2010.03
[27].曹金凤 石亦平著.ABAQUS有限元分析常见问题解答[M].机械工业出版社.2009.01
[28].中华人民共和国行业标准.公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2002).人民交通出版社.2002.12
[29].中华人民共和国行业标准.公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006).人民交通出版社.2006.10
[30].中华人民共和国行业标准.公路排水设计规范(JTJ018-97).人民交通出版社.1997.10
[31].中华人民共和国行业标准.公路路基设计规范(JTG D30-2004).人民交通出版社.2005.04
[32].程毅.设置应力吸收层的水泥混凝土路面沥青加铺层结构研究[D].长安大学硕士学位论文.2006.
[33].王颖.加铺应力吸收层材料的研究[D].东北林业大学硕士学位论文.2007.
[34].李祖仲.应力吸收层沥青混合料路用性能研究[D].长安大学硕士学位论文.2005.
[35].冯政.水泥混凝土路面沥青加铺层及应力吸收层技术应用研究[D].西南交通大学硕士学位论文.2002.
[36].吕明敏.水泥稳定碎石基层材料设计研究[D].长安大学硕士学位论文.2006.
[37].覃峰 包惠明 董开亮.同步碎石应力吸收层特性研究[J].中外公路.2007年第5期.