毕业论文《贫混凝土基层路面的温度应力和荷载应力研究》

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1、第一章概述§1—1课题的提岀及研究意义随着国民经济的发展和社会运输市场的繁荣,公路交通量冇了大幅度的增长，同时车辆荷载的H益重型化，载货汽车的超载现象也变得越来越严重。这种现象的不利发展对公路造成的破坏己成为公路早期损坏的重要原因，受到广大公路科技人员和各级主管部门的关注。水泥混凝土路面具有刚度人、强度高、使用耐久和日常养护工作量小等优点。随着交通事业的发展，国产优质重交通路用沥青逐渐变得短缺，价格不断上涨。这样，水泥混凝土路面在重交通公路中就处于愈加重要的地位。然而，在水泥混凝土路面修筑里程逐年增加的同时，水泥混凝土路面过早损坏也变得越来越明

2、显，许多地区的水泥路面达不到设计使用年限，往往在使用3—5年后即出现唧泥、错台、断裂等损坏。如河南省境内107国道一些路段于1989年修建，1991年即出现断板，1996年破板率已超过10%,并月.满载一侧占总病害的98%；北京市东直路、北三环、永内大街的水泥混凝土路面在使用初期的7年内，折断板的数量达到5〜6.4%；河南焦作郑常线1991年开始使用的水泥混凝土路面，1995年已出现了严重的损坏，并开始大修处理。混凝土板过早损坏大大增加了路面的养护维修费用，也给运输部门造成了不必要的经济损失。分析水泥混凝土路面过早损坏的原因，运输车辆的重载和超

3、载现彖无疑是重要的因素。河北、河南、山西等一些重要矿区和重工业区的调查表明，8吨以上的重型货车的超载比例在40%以上，某些路段达到80%,最大装载率超过300%o上海地区的屮型以上货车约25〜45%超载，最高装载率也在300%以上。在上海地区对15条干线公路的车辆称重调查发现，超载车辆最高轴载可达到单轴170KN,双联轴320KN!山西109国道对运煤车辆的称重发现最重的单轮组单轴有102KN,双轮组的单轴和双联轴有240KN和410KN,最高的轮胎内压1.OMPa以上。河北宣化至大同高速公路的车辆轴载调查发现载货车的双轮组单轴冇一部分达到22

4、0KN,最高轮胎内压1.2MPa.在路而设计屮，对交通量的计算，是以各种类型的额定轴载为依据进行标准轴次换算的，对超载的考虑，仅是在荷载应力计算屮加入了一个值为1.45的综合修正系数包括了动载、超载、路面不平整等诸多因索，这对目前这种超载严重口比较普遍的情况显然是不够的。但要定量分析，准确反映超载车辆对路面的破坏作用目前尚无完善的分析方法。为此，本课题以重交通水泥混凝土路面为研究对象，结合以往研究成果,通过实地调查、理论分析，对水泥混凝土路面荷载疲劳关系、轴载换算方法以及适用于重载交通的贫混凝土基层水泥混凝土路面进行了研究，以适应当前公路建设的

5、需要。§1—2国内外研究现状国内外很早就开始了对重载交通路而的研究。近年来，随着水泥混凝土路而的推广应用和交通的重型化，一些设计理论、设计方法和结构组合模式越來越趋向于满足重载交通的需要。在国外，针对重载，除了传统的以混凝土应力作为结构的主要破坏原因控制路面设计Z外，引入了更多表达混凝土破坏的性能参数，建立了能更准确描述重载对路面破坏的新模型。美国Illinois人7的Ballonb与Texas人7的Zoggerlin提出了适应于普通混凝土路面与钢筋混凝土复合式路面，防止疲劳应力产生横向开裂的设计方法（该方法考虑了荷载应力与翘曲应力的叠加）；美

6、国各州公路工作者协会（AASHO）提出了基于概率统计形式的可靠度设计方法；美国Kentucky大学黄仰贤和Sharp提岀了一个基于概率统计的有限元计算程序PMRPD（该方法可用于不同的地基模型：液态地基、固态地基与层状地基）；美国联邦公路局Kellerhold与Loerson详细论述了重载交通卜•貝有传力杆的接缝混凝土路面设计方法。在结构组合模式方面，一方面板厚增加（口木现行手册指出有繁重交通的道路板厚最大达到30cm）,板强度增大；另一方面结构形式也发生了变化，多采用复合式结构，基层多采用水硬性结合料处治的稳定性基层。巴西、澳人利亚、法、美等

7、国家采用贫水泥混凝土作为重载交通刚性路面的基层；比利时提出了用于重载交通的复合式混凝土路而典型结构。在贫水泥混凝土上的连续配筋混凝土路而，美、法等国也有不同程度的采用。在国内，近年来由于重型车的不断增加，不少机构和学者对重载交通路面进行了探索。对下为经济混凝土、上为规格混凝土的复合式路面结构，西安公路交通人学采用弹性地基厚板模型用有限层法分析了板内荷载应力和温度应力，提出了等刚度原则把复合式结构转化为单层板，按现有路面板计算方法进行设计的实用方法；针对重型车引起混凝土板底脱空、唧泥、错台和断裂等，同济大学提出了控制板角挠度的设计方法。在结构组合

8、方面，基层的选取亦逐渐倾向于采用水硕性结合料处治的稳定性基层。近年来对碾压混凝土上铺沥青层(RCC+AC)路面，碾压混凝土上铺水泥混凝土(RCC+PC