【博士】同步碎石橋面鋪裝粘結(jié)層層間應(yīng)力分析與應(yīng)用研究【2008】

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　　橋面鋪裝粘結(jié)層破壞是導(dǎo)致橋面鋪裝病害的一個主要原因，鋪裝層與橋面板間的接觸粘結(jié)狀態(tài)比較復(fù)雜，層間既包括粘結(jié)層材料的粘結(jié)力，也存在混凝土集料與橋面板間的摩阻力，確定粘結(jié)層的剛度或模量也很困難。在行車荷載、溫度應(yīng)力作用下，鋪裝層內(nèi)部產(chǎn)生較大的剪應(yīng)力，引起不確定破壞面的剪切變形，或者由于鋪裝層與橋面板層間粘結(jié)力差，抗水平剪切能力較弱，在水平方向上產(chǎn)生相對位移以致剪切破壞。剪切破壞直接導(dǎo)致有害物質(zhì)下滲，下滲速度的大小又受使用期間橋面鋪裝層裂縫大小所支配，而粘結(jié)層是阻止有害物質(zhì)下滲到橋面板的最后一道防線，因而分析粘結(jié)層的力學(xué)控制指標(biāo)以及材料性能應(yīng)用研究對防止橋面鋪裝病害有著很重要的現(xiàn)實意義。本文通過對瀝青混凝土橋面鋪裝形式、病害的調(diào)查，分析其病害與粘結(jié)層關(guān)系，提出用同步碎石作為瀝青混凝土橋面鋪裝粘結(jié)層的優(yōu)越性。利用有限元理論，借助ANSYS手段對同步碎石粘結(jié)層進(jìn)行了系統(tǒng)的荷載應(yīng)力分析：依據(jù)橋面鋪裝溫度應(yīng)力與普通路面溫度應(yīng)力的差異性，計算了同步碎石粘結(jié)層溫度應(yīng)力變化。利用斷裂力學(xué)理論分析了同步碎石粘結(jié)層的抗裂性能，計算出了粘結(jié)層的疲勞壽命；通過室內(nèi)剪切試驗、拉拔試驗、抗?jié)B性等試驗研究確定了同步碎石粘結(jié)層瀝青、碎石的選材要求以及瀝青的最佳撒布量范圍，提供了施工工藝參考。綜合其力學(xué)狀態(tài)與直剪試驗指標(biāo)分析，推薦出層間工作狀態(tài)；以及與其它防水粘結(jié)層進(jìn)行施工技術(shù)、經(jīng)濟、社會效益等綜合對比分析，得出同步碎石作為瀝青混凝土橋面鋪裝粘結(jié)層具有優(yōu)越的性價比與最為廣闊的應(yīng)用前景。本文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面：　　l、應(yīng)用有限元理論對橋面鋪裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析，研究了不同橋型瀝青混凝土橋面鋪裝層間應(yīng)力變化范圍。系統(tǒng)而深入的分析了同步碎石粘結(jié)層層間荷載、溫度應(yīng)力的變化規(guī)律?！　?、應(yīng)用斷裂力學(xué)理論對橋面鋪裝和粘結(jié)層的抗裂性能和疲勞性能進(jìn)行計算。當(dāng)各結(jié)構(gòu)層在車輪荷載及溫度作用下產(chǎn)生的應(yīng)力小于其極限抗拉強度時，得出其在一次荷載作用下的開裂應(yīng)力和反復(fù)荷載作用下開裂的疲勞壽命?！　?、模擬橋面板對同步碎石橋面鋪裝粘結(jié)層分別進(jìn)行剪切試驗、拉拔試驗、抗疲勞試驗、抗?jié)B性試驗、溫度敏感性試驗，由試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行正交分析研究得出：同步碎石作為防水粘結(jié)材料具有良好的耐久性、抗?jié)B性、抗高溫敏感性以及很強的粘結(jié)性能?！　?、通過與其他粘結(jié)材料進(jìn)行性能對比分析得出：同步碎石粘結(jié)層抗剪強度大，高溫抗剪、低溫抗裂性能最優(yōu)，容易滿足高溫抗剪與低溫抗裂的不利要求?！　?、通過直剪試驗得出：同步碎石粘結(jié)層抗剪強度>卷材類>涂膜類；同步碎石粘結(jié)層抗剪強度最大可達(dá)2．36Mpa；得出常溫時的值；高溫時的值?！　?、綜合粘結(jié)層層間荷載應(yīng)力、溫度應(yīng)力以及疲勞壽命，提出同步碎石橋面鋪裝粘結(jié)層的層間應(yīng)力工作狀態(tài)，并通過直剪試驗驗證其正確性，可為設(shè)計、施工與選材提供借鑒?！　?、利用凈現(xiàn)值法對五種橋面防水粘結(jié)層技術(shù)方案進(jìn)行經(jīng)濟比較、綜合考慮社會效益等因素，得出同步碎石作為防水粘結(jié)層時其性價比最高，提出同步碎石粘結(jié)層應(yīng)用前景最為廣闊?！　?

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