基于路基强度衰减条件下的路面结构力学分析及典型结构的推荐
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摘要
粉土是我国一种特殊的土质,其具有难以压实、易冲刷、强度低、水稳定性差且吸水后强度衰减快等特点,用作路基填土时易产生路基路面早期病害,这些病害的出现严重影响了公路的使用性能和使用寿命。研究粉土路基强度衰减规律及其对半刚性基层沥青路面结构力学指标的影响,并在此基础上提出旧沥青路面大修改造结构层加铺形式及粉土路基病害防治技术,变得十分紧要和迫切。
首先,本文通过对东港路的路面病害及路基含水量分布状态等问题进行较充分的现场调查与研究,在室内外试验及数值计算分析的基础上,揭示了黄河冲积平原区半刚性基层沥青路面在正常荷载条件下早期结构性损害依然发生的原因,主要是由于路基含水量变化引起的路基强度衰减及不均匀沉降造成,而重载交通则加剧了病害的发展速率和幅度;
其次,通过大量的室内外试验,如现场含水量、室内回弹模量、渗透规律、抗剪强度指标测试等,系统研究了黄河冲积平原区击实粉土的土质特性以及在不同水分来源时的渗透规律,揭示了击实粉土的强度(模量)变化规律;
第三,采用Bisar计算程序,计算分析了路基强度衰减、重载交通两种因素对半刚性基层沥青路面结构力学指标的影响,提出路基强度衰减对基层层底拉应力影响最大的观点。同时,计算分析了两种因素联合作用下对基层疲劳寿命的影响规律,从而揭示了黄河冲积平原区路面结构使用寿命短的主要原因;
第四,考虑由于路基强度衰减导致的传统半刚性路面结构难以适应黄河冲积平原区粉土路基的特点,提出了含大粒径透水性沥青混合料(LSPM)结构层的路面结构的设计思路,推荐出适应于路基强度衰减及重载交通的含LSPM路面结构组合;
最后,对粉土路基常见病害,如路基强度衰减、侧滑、不均匀沉降等的防治技术进行了研究。
总之,本论文在黄河冲积平原区高速公路路基强度衰减与路面结构推荐方面所做的研究工作,对我国的公路工程建设与维护将有着重要的理论和实践意义。
Yellow-River alluvial silt is peculiar silt of china, because of its complex characters, such as easy to scour, low intensity, bad stability in water, strength decrease swiftly after drinking, roads filled with the silt soil is instability and produces much disease easily, which seriously affects the performance of the highway and its life. Study the rule of subgrade strength decrease and analysis the impaction on mechanical feature of semi-rigid pavement structure, then select the pavement structure in heavy repair and the prevention of the road breakage, has been very urgent.
Firstly, uneven settlement and water distribution in roadbed have been surveyed in detail aiming at Dong-gang highway. And according to much test and numerical simulation results, the reason of early road breakage even under normal traffic load has been confirmed, which include strength decay and uneven settlement of roadbed. What's more, heavy traffic load would speed up the time of road breakage.
Secondly, according to the diseases investigation, the test and numerical simulation were carried on to determine the rule of strength decay and the impaction on the semi-rigid structure. Firstly, by adopting a lot of experiments, such as water survey, rebound modulus test, water infiltration test and shear strength test, characteristics of the silt soil and the infiltration rule were determined.
Thirdly, the BISAR Code was used to analysis the impaction on mechanical feature of semi-rigid pavement structure because of the strength decay and the heavy traffic. And the general impaction of both factors was computed too, which could reveal the short life of the road in the Yellow River alluvial plain.
What's more, by considering of the general influence of the strength decay, it is proved that the traditional semi-rigid structure can't fit to the roadbed diseases characters of the silt soil distributing in the Yellow River alluvial plain. The structure of the LSPM flexible base can control the development of the reflecting cracks because of the special feature of flexible base. Therefore, numerical simulation was done aiming at the structure of the LSPM flexible base. Results showed that the structures could be suitable to those road diseases aroused by the strength decay and the heavy traffic loading.
Finally, the silt subgrade common diseases, such as subgrade strength degradation, sideslip, such as uneven settlement of the control techniques were studied.
In one word, the roadbed strength decay and the character of the pavement structure in the Yellow River alluvial plain have been definitude, which can produce important theoretical and practical significance for the highway construction and maintenance.
首先,本文通过对东港路的路面病害及路基含水量分布状态等问题进行较充分的现场调查与研究,在室内外试验及数值计算分析的基础上,揭示了黄河冲积平原区半刚性基层沥青路面在正常荷载条件下早期结构性损害依然发生的原因,主要是由于路基含水量变化引起的路基强度衰减及不均匀沉降造成,而重载交通则加剧了病害的发展速率和幅度;
其次,通过大量的室内外试验,如现场含水量、室内回弹模量、渗透规律、抗剪强度指标测试等,系统研究了黄河冲积平原区击实粉土的土质特性以及在不同水分来源时的渗透规律,揭示了击实粉土的强度(模量)变化规律;
第三,采用Bisar计算程序,计算分析了路基强度衰减、重载交通两种因素对半刚性基层沥青路面结构力学指标的影响,提出路基强度衰减对基层层底拉应力影响最大的观点。同时,计算分析了两种因素联合作用下对基层疲劳寿命的影响规律,从而揭示了黄河冲积平原区路面结构使用寿命短的主要原因;
第四,考虑由于路基强度衰减导致的传统半刚性路面结构难以适应黄河冲积平原区粉土路基的特点,提出了含大粒径透水性沥青混合料(LSPM)结构层的路面结构的设计思路,推荐出适应于路基强度衰减及重载交通的含LSPM路面结构组合;
最后,对粉土路基常见病害,如路基强度衰减、侧滑、不均匀沉降等的防治技术进行了研究。
总之,本论文在黄河冲积平原区高速公路路基强度衰减与路面结构推荐方面所做的研究工作,对我国的公路工程建设与维护将有着重要的理论和实践意义。
Yellow-River alluvial silt is peculiar silt of china, because of its complex characters, such as easy to scour, low intensity, bad stability in water, strength decrease swiftly after drinking, roads filled with the silt soil is instability and produces much disease easily, which seriously affects the performance of the highway and its life. Study the rule of subgrade strength decrease and analysis the impaction on mechanical feature of semi-rigid pavement structure, then select the pavement structure in heavy repair and the prevention of the road breakage, has been very urgent.
Firstly, uneven settlement and water distribution in roadbed have been surveyed in detail aiming at Dong-gang highway. And according to much test and numerical simulation results, the reason of early road breakage even under normal traffic load has been confirmed, which include strength decay and uneven settlement of roadbed. What's more, heavy traffic load would speed up the time of road breakage.
Secondly, according to the diseases investigation, the test and numerical simulation were carried on to determine the rule of strength decay and the impaction on the semi-rigid structure. Firstly, by adopting a lot of experiments, such as water survey, rebound modulus test, water infiltration test and shear strength test, characteristics of the silt soil and the infiltration rule were determined.
Thirdly, the BISAR Code was used to analysis the impaction on mechanical feature of semi-rigid pavement structure because of the strength decay and the heavy traffic. And the general impaction of both factors was computed too, which could reveal the short life of the road in the Yellow River alluvial plain.
What's more, by considering of the general influence of the strength decay, it is proved that the traditional semi-rigid structure can't fit to the roadbed diseases characters of the silt soil distributing in the Yellow River alluvial plain. The structure of the LSPM flexible base can control the development of the reflecting cracks because of the special feature of flexible base. Therefore, numerical simulation was done aiming at the structure of the LSPM flexible base. Results showed that the structures could be suitable to those road diseases aroused by the strength decay and the heavy traffic loading.
Finally, the silt subgrade common diseases, such as subgrade strength degradation, sideslip, such as uneven settlement of the control techniques were studied.
In one word, the roadbed strength decay and the character of the pavement structure in the Yellow River alluvial plain have been definitude, which can produce important theoretical and practical significance for the highway construction and maintenance.
引文
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