碎石化的旧水泥路面上水泥混凝土加铺层应力强度因子分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com160科技研究城市道桥与防洪2015年l2月第12期碎石化的旧水泥路面卜▲水泥混凝土加铺层应力强度因子分析王征(杭州市公路管理局，浙江杭州310030)摘要：碎石化后加铺水泥混凝土层是旧水泥混凝土路面一种旧路改建方式，反射裂缝是其病害形式之一。为了预估水泥混凝土加铺层的反射裂缝，分析碎石化技术是否对水泥混凝土加铺层有减缓反射裂缝发生的效果，采用ABAQUS有限元软件对旧水泥路面上水泥混凝土加铺层的应力强度因子进行分析。对比碎石化水泥混凝土面层和直接加铺水泥混凝土

2、面层两种路面结构的应力强度因子，研究了碎石化的旧水泥混凝土路面上水泥混凝土加铺层的断裂破坏机理。结果表明，对旧水泥混凝土路面碎石化可以降低反射裂缝发展速度或推迟反射裂缝产生时间，从而延长路面使用寿命。关键词：道路工程；加铺层；碎石化；应力强度因子；反射裂缝中图分类号：U41；U2文献标志码：A文章编号：1009—7716(2015)12—0160—04立了碎石化施工质量的评价标准【4】。Stephen等0引言人对德克萨斯州运用碎石化的情况做了详细阐水泥混凝土路面碎石化l11是一种对旧水泥混述，并提

3、出判断一个公路能否运用碎石化的方凝土路面处治的破碎技术，是旧水泥混凝土路面法[。改造或大修的重要手段。实施碎石化的设备主要我国的旧水泥混凝土路面破碎技术起步较有多锤头MHB(Multiple-HeadBreaker)类设备晚，2002年才从美国引入MHB型路面破碎设备。和共振式设备两种类型。多锤头破碎技术因其防山东省最先应用碎石化技术，目前已累计完成150反射裂缝效果好、施工速度快、功效高、对环境多条水泥混凝土路面的改造。自2003年起，浙江、和交通影响小等优点而被广泛利用。安徽等省开始应用该技术

4、。截止2006年6月，国碎石化工艺在国外水泥混凝土路面应用中内已有近200km水泥混凝土路面应用了碎石化非常广泛，早在七八十年代，美国就开始逐渐发技术进行改造。胡昌斌等人对冲击碾压做了现场展石化工艺。截至2010年，碎石化技术已在美试验和力学机理分析，从技术原理、施工功效、施国35个州开始大规模使用。美国沥青协会及很工费用和加铺结构的效果4个方面对比了楞式冲多州已将其纳入规范，并将其作为一种水泥路击碾压技术、多锤头破碎技术和共振破碎技术l61。面有效的改造方法进行推广。碎石化最早是在邓松通过弹性有

5、限元模型计算得出碎石化层下部密歇根州采用。自1986年以来该州已经完成了的最佳厚度【7]。万伟采用弹性有限元模型，对比分近6O项工程，各项工程的设计使用年限均为析了直接加铺与碎石化后加铺两种情况下加铺层20年。伊利诺伊州从1990年起已有l0个路段的应力状态喁1。欧国林则采用随机服务系统理论，采用碎石化处理，研究成果已编成碎石化施工分析了碎石化及加铺设计时各道工序、机械之间技术规范。Marshall等人对该州碎石化后的路面的动态匹配规律，建立施工过程中机群配置的优进行了沥青混合料的加铺层设计，采用

6、力学经化模型f9J。东南大学张玉宏提出土基状况是判断碎验设计法，把加铺层底的拉应变作为疲劳破坏石化是否可行的关键因素，分析了碎石化后混凝的控制指标【2I1。Tunwind等人通过一系列试验对土板各层受力特点，对于碎石化后直接加铺沥青比了多锤头碎石化与共振碎石化的优缺点，建面层进行了力学分析[1O】。反射裂缝是旧水泥路面直接加铺混凝土层的收稿日期：2015—08—05一种主要病害之一，在美国AASHTO2002公路设作者简介：王征(1972一)，男，浙江杭州人，高级工程师，从事公路工程研究工作。计指

7、南中对其进行了病害预估。旧水泥路面碎石学兔兔www.xuetutu.com2015年12月第12期城市道桥与防洪科技研究161化以后再加铺水泥混凝土层的反射裂缝，尚未有小范围内的整个弹性场，它不仅表示应力应变的人进行预估。旧水泥路面碎石化以后分为上部(厚大小，还表示整个场的能量。约3～4em)、中部(厚约10cm)和下部(厚约10era)(2)断裂判据三个部分(如图1所示)，且要保证碎石化结构层裂缝尖端周围应力强度因子表示在外部荷各个部分的水泥混凝土块颗粒粒径满足表1所示载的作用下，断裂弹性构件裂

8、缝尖端的力学形态。的要求[11-13】。碎石化的过程就是将水泥混凝土板块裂缝尖端应力应变场强度是影响裂缝尖端形态各破碎成较小的片段或颗粒，碎石化后路面中部，特种因素的一种综合表现形式，也就是把不同裂缝别是下部颗粒因体积膨胀受限处于“预压应力”的尖端趋向开裂的不同程度用数值表示出来。因此，状态，而由于材料内裂缝沿粗骨料颗粒发展，水泥碎石化的旧水泥路面上水泥加铺层是否在旧水泥混凝土颗粒间呈现出复杂的咬合嵌挤状态。综上，板接缝处断裂是由裂缝尖端的应力强度因子决定碎石化与不碎石化的水泥混凝