旧水泥混凝土路面加铺罩面结构分析

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1、旧水泥混凝土路面加铺罩面结构分析摘要：近年来，水泥混凝土路面面层和基层在重载、超载等因素的影响下，各种病害日益加剧。在旧水泥混凝土路面上实施加铺沥青混凝土罩面，使原面层具有平整度好、摩阻系数高、行车舒适等优点，是今后国内水泥混凝土路面改造的趋势。本文在对旧水泥路面病害调查的基础上，遵循水泥混凝土路面加铺罩面结构设计原则，结合工程实践经验及结构力学计算，提出了适宜的应力吸收层厚度。关键词：水泥混凝土路面；加铺罩面；病害调查；错台量；应力吸收层；中图分类号：TV331文献标识码：A0引言目前，在旧水泥混凝土路面上加铺沥青罩面是一种常用的、有效的路

2、面修复技术，它具有工期短、对交通影响小、修复后路面服务性能好等优点。但其主要问题是沥青加铺层中容易出现反射裂缝，这对修复后路面的使用寿命影响很大。目前国内对沥青路面上加铺沥青而层已有可依据的规范，但对旧水泥混凝土路面上加铺沥青罩面则研究较少，还没有形成一个完整的体系来指导设计与施工。1旧水泥路面板病理特征分析7一般情况下，水泥混凝土路面病害可按性质、影响的特点和范围分为五大类：①裂缝类。贯通面层厚度的断裂裂缝，把板分割成数块，破坏了面层结构的完整性；②变形类。面板的整体性未破坏，但出现了较大的竖向位移，影响行车的舒适性；③接缝损坏类。纵缝或横

3、缝材料失效或丧失，接缝出现破裂或啃边；④表面损坏类。面板或局部损坏，如起皮、坑洞等；⑤修补类。对路面损坏进行修补后，再次出现不同程度的损坏和原来损坏的程度或范围进一步扩大。水泥混凝土路面出现病害的原因较为复杂，既有荷载原因，又有环境方面因素；既有施工、设计方面原因，又有养护管理方面原因。而旧混凝土板损坏又以开裂和板间错台为主，因此，分析开裂和板间错台对于沥青罩面结构的力学性能影响是很有必要的。2基于板长的旧水泥混凝土路面沥青罩面分析本文依托某高速公路旧水泥混凝土路面进行分析，路面结构如图2.1所示。25cmC35水泥混凝土面层20cm水泥稳定

4、粗粒料基层15cm水泥稳定细粒料底基层图2.1某高速公路水泥混凝土路面结构采用ABAQUS76.5通用有限元软件，分别建立旧水泥混凝土断裂板板长分别为1m、2m和3m，板间的错台量在0.5~3cm之间的空间三维有限元模型，如图2.2所示。为便于有限元分析，汽车轮载采用18.9cm×18.9cm的正方形垂直均布荷载模拟，双轮间距32cm，两侧轮隙间距为182cm，接触压力为0.7MPa，接触面积为357.21cm2。荷载加于混凝土路面板拼接位置边缘最不利作用点处，纵向为板中位置，两块水泥混凝土面板的纵向接缝处设置拉杆，拉杆的直径为16cm，间距

5、60cm，然后加铺沥青混凝土罩面层。图2.2旧水泥混凝土路面有限元模型分析在不同长度的旧水泥混凝土板上进行沥青罩面，罩面厚度为6~28cm，路面各结构层材料参数如表2.1，在车辆标准轴载BZZ-100作用下，对沥青加铺层层底应力计算，计算结果见图2.3~2.4。表2.1各结构层材料参数路面结构层厚度（cm）弹性模量（MPa）泊松比沥青混凝土罩面6~2812000.3水泥混凝土面板25300000.167水泥稳定基层2012000.25水泥稳定底基层188000.25土基―350.3图2.3不同板长的沥青加铺层底面拉应力（）随沥青层厚度变化曲线

6、7图2.4不同板长的沥青加铺层底面剪应力（）随沥青层厚度变化曲线由图2.3~2.4可知：旧混凝土板长对于沥青罩面层受力的影响较小，而增加加铺层的厚度对于减小加铺层层底应力的效果要优于增加混凝土板的长度。从工程经济考虑，增加罩面层厚度也是不经济的，当旧混凝土板长较大和沥青罩面厚度在14~18cm时，沥青加铺层的最大应力都比较小，能够满足路面结构的使用要求，因此加铺层厚度在14~18cm时是比较经济合理的。旧水泥混凝土路面结构加铺沥青混凝土面层结构，在车辆标准荷载作用下，考虑加铺层厚度及旧混凝土板长改变的情况，增加加铺层的厚度对于减小旧混凝土板底

7、最大拉应力的效果要低于增加混凝土板的长度，而等效应力的减小幅度要大。3基于板间错台量的旧水泥混凝土路面沥青罩面分析在车辆标准荷载作用下，考虑旧混凝土板间错台及旧混凝土板长改变的情况，对沥青加铺层层底最大应力随板间错台量变化的计算结果进行分析，计算结果见图2.5~2.6。图2.5不同板长的沥青加铺层底面拉应力（）随板间错台量变化曲线图2.6不同板长的沥青加铺层底面剪应力（）随板间错台量变化曲线7由图2.5~2.6可知，在旧混凝土板的错台量一定的情况下，适当增加板的长度对于旧板的整体受力是比较有利的。在板长一定的情况下，旧混凝土板底的最大应力随着

8、旧混凝土板间错台量的增大而减小，当旧混凝土板的错台量达到3cm时，最大拉应力减小31.48%。4沥青罩面反射裂缝处治技术研究4.1几种防止反射裂缝的措施在过去几十年