舊水泥混凝土路面加鋪瀝青層設(shè)計(jì)探討.doc

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1、舊水泥混凝土路面加鋪瀝青層設(shè)計(jì)探討王本國(guó)珠海市交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司廣東珠海519000摘要:加鋪瀝青層是I口水泥混凝土路面進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)、改造的常用技術(shù)手段，但由于荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的存在，使得加鋪瀝青層也是困難重重。木文對(duì)I口水泥混凝止路面加鋪瀝青層荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力進(jìn)行了分析，并探討了瀝青加鋪層的適用條件、設(shè)計(jì)指標(biāo)和厚度的計(jì)算方法，為舊水泥混凝土路面加鋪改造提供參考。關(guān)鍵詞:瀝青加鋪層；荷載應(yīng)力；溫度應(yīng)力；反射裂縫；設(shè)計(jì)方法；厚度屮圖分類(lèi)號(hào)：U416.216文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：由于通行時(shí)間較長(zhǎng)，加上重交通量的影響下，目前許多舊水泥混凝土路

2、面出現(xiàn)了路面平整度降低、行車(chē)舒適性下降等情況，為了滿(mǎn)足交通運(yùn)輸LI益發(fā)展的需要，提高路面服務(wù)水平,對(duì)II冰泥混凝土路面進(jìn)行加鋪改造成為了我國(guó)公路建設(shè)面臨的一項(xiàng)迫切任務(wù)。II冰泥混凝十.路面加鋪改造的形式有加鋪水泥混凝土面層和瀝青甌層兩種，其中，加鋪瀝青面層施工更為方便和工期更短，并能充分利用水泥混凝土路面的強(qiáng)度。因此，I口水泥混凝土路面加鋪瀝青層是非常常見(jiàn)的。下面就舊水泥混凝土路血加鋪瀝青層的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行探討。1加鋪瀝青層荷載應(yīng)力分析1.1計(jì)算模型川混凝土板上加鋪AC層路面結(jié)構(gòu)，其接縫處的計(jì)算模型既區(qū)別于彈性層狀體系，也不同于彈性地基上的板，

3、木研究采用有限元程序ANSYS計(jì)算，為便于分析，采用如下假定：(1)水泥混凝土板與地基間光滑接觸。(2)水泥混凝土板與瀝青層間完全連續(xù)。(3)接縫考慮一定寬度、無(wú)傳荷。(4)地基為彈性半空間地基(E地基)。(5)各層材料具有線彈性，以E,u表征。1.2臨界荷位分析臨界荷位的確定與對(duì)象有關(guān)。普通混凝十-板的臨界荷位是軸載作用于縱縫邊緣屮部，這時(shí)板底產(chǎn)生最大應(yīng)力。對(duì)于III混凝土板加鋪瀝青甌層，為控制瀝青層出現(xiàn)反射裂縫，就以瀝青層內(nèi)應(yīng)力、位移的不利狀態(tài)作為選擇臨界荷位的依據(jù)。1.3應(yīng)力與位移分析(1)混凝土板模量Ec對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響取ha二6cm

4、,he二22cm,Ea=1500MPa,Es=100MPa,Ec=25000MPa和Ec二35000MPa,采用稈序進(jìn)行計(jì)算，可以得到:剪應(yīng)力、彎沉等各個(gè)指標(biāo)隨Ec的增加而減小，這說(shuō)明板的剛度越大對(duì)瀝青層受力越有利。但影響也很小，可以不計(jì)。(2)瀝青混凝土模量陥對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響研究Ea從1000MI%增至1500MI%時(shí)，彎沉差、表面彎沉、剪應(yīng)力的變化規(guī)律和計(jì)算結(jié)果分析可知，當(dāng)瀝青混凝十-模量Ea增加時(shí)，剪應(yīng)力隨之增加，而彎沉差隨Z減小，路面整體抗變形能力增強(qiáng)。盡管瀝青混凝土模量受溫度影響有一定的變化，但在以麻的計(jì)算屮氏取定值1500MPao

5、(3)板厚he對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響通過(guò)計(jì)算分析不同AC層厚、不同板厚時(shí)剪應(yīng)力和彎沉差的響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)剪應(yīng)力隨he的增加而線性減小，彎沉差也隨he增加線性減小。(1)瀝青層厚度屆對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響對(duì)Till混凝十?板加鋪瀝青面層設(shè)計(jì)，主要是計(jì)算加鋪層的厚度，使備種力學(xué)指標(biāo)控制在允許范用內(nèi)，因此，瀝青層厚度屆是主要煤響參數(shù)2—。計(jì)算屮品從4cm到16cni按2cm遞增，并考慮混凝土板厚和板下基礎(chǔ)模量Es的影響。2瀝青加鋪層溫度應(yīng)力分析計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)的溫度應(yīng)力，首先要進(jìn)行溫度場(chǎng)的研究。為分析在溫度應(yīng)力作用下，瀝靑層模量陥、厚度屆、板厚he、土基模量Es這4個(gè)參數(shù)

6、對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，取瀝青層表面降溫18°C,溫度梯度為一0.8°C/cm時(shí)，考察瀝青層最大拉應(yīng)力oy和瀝青層與混凝土板間的最大剪應(yīng)力Tyz,研究結(jié)果表明：(1)瀝青層底血彎拉丿勺力與層間剪應(yīng)力隨瀝青層厚度的增加而減小。(2)瀝青層底面拉應(yīng)力。y隨Ea的增加而增加，這說(shuō)明反射裂縫易在冬季產(chǎn)生；而剪應(yīng)力則隨陥的增加而減小，這說(shuō)明層間剪應(yīng)力與兩層的模量比有關(guān)，兩者模量相弟越大，則變形越不協(xié)調(diào)，相互約束越緊，從而引起剪應(yīng)力增加。(3)瀝青層拉應(yīng)力隨板厚的增加而減小，剪應(yīng)力則隨板厚的增加而增加。3瀝青加鋪層設(shè)計(jì)3.1板下基礎(chǔ)強(qiáng)度評(píng)價(jià)公式板下基礎(chǔ)模量是I

7、口路強(qiáng)度評(píng)價(jià)屮的重要參數(shù)Z-,現(xiàn)行規(guī)范在基礎(chǔ)模量方面有2個(gè)參數(shù):Et是基礎(chǔ)頂面當(dāng)量

8、叫彈模量，它是由承載板試驗(yàn)直接測(cè)定結(jié)果；Etc是基礎(chǔ)頂面計(jì)算彈性模量，是在應(yīng)力計(jì)算屮使用的表征基礎(chǔ)剛度的彈性參數(shù)。對(duì)III混凝土路面板下基礎(chǔ)強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，由于不便把混凝十?板刨開(kāi)在基礎(chǔ)頂面直接進(jìn)行承載板試驗(yàn)，一般按仃)式進(jìn)行反算，然而，在實(shí)際應(yīng)用屮發(fā)現(xiàn)該公式有時(shí)計(jì)算結(jié)果往往超出常規(guī)，給設(shè)計(jì)帶來(lái)困難，需進(jìn)行修正。/r5E=如仃)‘[O.OO171S/zo-8E08

9、值)就會(huì)出現(xiàn)Et值大于Etc值的反?，F(xiàn)象。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)Ei值計(jì)算結(jié)果對(duì)Etc值的變化很敏感，Eg值發(fā)生較小變化，Ei值就有較大改變。表1Ei/MPahr/cm1001