“白加黑”施工期旧水泥路面板翘曲对沥青罩面平整度影响分析.pdf

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1、‘‘白加黑"施工期旧水泥路面板翘曲对沥青罩面平整度影响分析曹日刚，(1．同济大学交通运输工程学院，上海200092；2．杭州市萧山区公路管理处，浙江杭州311200)摘要：通过对加铺37_程中沥青面层施工温度场进行计算模型预估和数值分析，得出加铺过程中混凝土板内部温度梯度的变化规律，并指出隔离层或分层施工方式对减缓热量传导方面积极意义。通过建立三维有限元分析模型，分析了加铺工程3种典型路面结构施工过程中水泥混凝土路面板应力与变形的规律。最后对不同约束方式、不同尺寸混凝土板翘曲对平整度的影响进行分析，提出旧水泥混凝土路面板翘曲变形控制措施。关键词：公路工程；加铺；翘曲；平整度中

2、图分类号：U412．2文献标识码：B目前我国对旧水泥混凝土路面的主要改造方式1旧水泥混凝土路面加铺沥青罩面结构有：旧水泥混凝土路面翻修、加铺新水泥混凝土面层(“白+白”)和加铺沥青混凝土面层(“白+黑”)3目前旧水泥混凝土路面沥青加铺层设计尚处于完种方法。由于沥青加铺层能有效地改善旧水泥混凝土善之中，实际工程中采用的结构形式也非常多样。文路面的使用性能，提高路面行驶的舒适性，同时能充献[3]汇总了我国目前常用的旧水泥混凝土路面沥分利用旧水泥混凝土路面的强度，且造价低、施工方青加铺层结构类型。可以概括为：便、对交通及环境影响小，因此在国内外旧水泥混凝(1)旧混凝土板+应力吸收层

3、(或其他隔离层)土路面改造工程中应用最多。美国在20世纪5O年代+沥青混凝土面层。就提出了旧水泥混凝土路面上加铺沥青面层的设计方(2)破裂稳固旧水泥混凝土板+沥青混凝土法，但到目前为止各国还没有形成比较统一的设计方面层。法。关于水泥混凝土路面加铺沥青层的研究重点多集(3)旧混凝土板+半刚性基层+沥青混凝土中在反射裂缝问题上，而热拌沥青混合料通常在面层。170％左右温度下摊铺和碾压，如此高的温度将在旧其中沥青混凝土面层厚度的选择又非常多样，包水泥混凝土路面板上下表面产生非常大的温度梯度，括较厚的加铺层结构和超薄沥青加铺层等。因此，本使板内应力快速增加或者产生翘曲变形，而在摊铺完

4、文选择3种典型结构进行温度场与力学分析，如图1成，混凝土板内温度梯度逐渐消失后，施工期的变形所示。在温度场分析中，考虑路面全部结构层的传热将对沥青罩面的平整度产生影响。基于此，有必要对作用，在力学计算中对旧水泥混凝土路面下卧层采用沥青加铺层施工期间，旧水泥混凝土路面翘曲变形对winkler地基表征。沥青罩面平整度的影响进行深入分析。结构一结构二结构三：超薄沥青罩面6cm超薄沥青罩面6cm垒￡：2里应力吸收层1．5cm应力吸收层1．5cm日水泥混凝土板22cm日水泥混凝土板22cm日水泥混凝土板22cm水泥稳定碎石基层20cm水泥稳定碎石基层20cm水泥稳定碎石基层20cm水泥

5、稳定砂砾底基层15cm水泥稳定砂砾底基层15era水泥稳定砂砾f毫基层t5cm土基3m土基3m土基3m图1温度场与力学分析所选用的典型路面结构1522013年9期(总第105期)2沥青面层施工过程路面温度场预估-m~sin(m+’"IT+]七=m2．1路面温度场计算模型与参数取值sin(m"iT+sinm】≠，n沥青路面施工过程中热拌沥青混合料既与周围空(4)热传导气发生对流换热和辐射换热，同时吸收太阳辐射和向下卧层进行热传导。3种基本传热方式在沥青路面施一(7工过程中同时发生，且属于瞬态传热。建立基于式中：k为各结构层材料导热系数。Abaqus软件的路面温度场二维计算模型，

6、热传导方(5)层间接触边界条件程见式(1)：在结构层间边界上温度函数满足传热学第四类边塑：’(1)cp～Otk界条件：式中：c为导热材料的比热；P为密度；k为热传导『AfOTi+。警，2，⋯，n-1(8)系数；T为计算点温度。L=+针对本文模型，其定解条件为：(6)初始温度场(1)对流换热假设旧水泥混凝土路面在摊铺新沥青层前达到稳沥青层上表面与周围空气之间的对流换热可以表定温度分布状态，其温度与计算时刻空气温度相同，达为：而土基底面为恒温层，设为20℃。气象资料取自北q。=h(一)(2)京地区某日实测资料。式中：h为热交换系数，h=3．7+9．4，为平均风本文模型相关参数取值

7、见表l。速，m／s；为沥青混凝土表面温度；为空气温度，袁1温度场分析参数取值jr-总考虑升温与降温过程的差异，采用两个正弦函数线性参数沥青加铺层／水泥组合得到式(3)，W=2ar／24，to为初相位，最大太阳应力吸收层面层基层底基层土基辐射与最高气温时间差加7。=+[0．96sinw(t—t0)+0．14sin2w(t—t0)](3)式中：，““分别为日最高、最低气温(qC)。(2)路面有效辐射％=(一)(4)式中：为路面发射率；为Stefan—Bohzmann常数。(3)太阳辐射q=O／q(5)式中：