PCC-AC复合式路面典型结构研究
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摘要
PCC-AC复合式路面是一种新型的长寿命路面结构,它是在新建的超厚水泥混凝土路面上铺筑薄沥青混凝土层而形成的路面结构,它充分发挥了水泥混凝土路面和沥青路面各自的优点,既具有较高的承载能力,又改善了行车的舒适性。本文针对新型PCC-AC复合式路面结构,进行了一系列的理论分析和试验研究。
采用BISAR程序对层间剪应力进行了系统的研究,分析了设置夹层情况下层间剪应力的变化规律。对层间剪应力具有显著影响的因素是AC层厚度、轴载、夹层厚度和夹层模量。设置夹层时,夹层底剪应力大于AC层底剪应力,且夹层底剪应力随夹层厚度的增加而减小,随夹层模量的增大而增大。
采用自主开发的仪器进行了层间剪切试验,测定出层间抗剪强度在喷洒粘层油时最大,无粘层油时最小,铺设土工布会显著降低抗剪强度。
采用ANSYS软件对荷载应力和温度应力进行了系统的分析,充分考虑了传力杆对应力的影响。传力杆的设置能够有效降低荷载应力和温度应力,传力杆间距的变化对应力具有小幅影响。
采用优化理论和遗传算法对典型结构的优选进行了研究,得到了不同输入参数下的典型结构优选方案。对复合式路面典型结构优选具有显著影响的因素是年平均日交通量、车道数、计算轴载、自然区划。在影响典型结构参数的诸多因素中,计算轴载P的影响最为明显。
The PCC-AC composite pavement is a new kind of long-life pavement, which paved thin asphalt functional layer upon super thick cement concrete layer. It adequately developed merits of cement concrete pavement and asphalt concrete pavement, it not only has high bearing capacity, but also could improve cosiness for driving. This paper made a series of theoretical analysis and testing research about structure of new PCC-AC composite pavement.
Systemic research on shear stress between layers is made through BISRA programme, rules of shear stress between layers with interlayer are analyzed. Factors which have obvious effect on shear stress between layers are thickness of AC layer、axle load、thickness of interlayer and modulus of interlayer. If interlayer is set, shear stress on the bottom of interlayer is bigger than shear stress on the bottom of AC layer, which decreases along with increasing thickness of interlayer and increases along with decreasing modulus of interlayer.
Test of shear strength is made through instrument which is devised by myself, shear strength is maximal when tack coat asphalt is besprinkled, shear strength is minimal when tack coat asphalt is not besprinkled, shear strength is decreased when geotextile is paved.
Systemic analysis of loading stress and thermal stress is made through ANSYS, effects of dowel bar on stress are adequately considered. The setting of dowel bar could effectively decrease loading stress and thermal stress, changes of space between dowel bars have small effects on stress.
Research on optimization of representative structure is made through optimization theory and genetic algorithm, optimum schemes of representative structure under different input parameters are found. Factors which have obvious effect on optimization of representative structure are daily traffic、number of lanes、calculating axle load、climatic zoning. During the factors which have effect on representative structure, calculating axle load is the most obvious.
采用BISAR程序对层间剪应力进行了系统的研究,分析了设置夹层情况下层间剪应力的变化规律。对层间剪应力具有显著影响的因素是AC层厚度、轴载、夹层厚度和夹层模量。设置夹层时,夹层底剪应力大于AC层底剪应力,且夹层底剪应力随夹层厚度的增加而减小,随夹层模量的增大而增大。
采用自主开发的仪器进行了层间剪切试验,测定出层间抗剪强度在喷洒粘层油时最大,无粘层油时最小,铺设土工布会显著降低抗剪强度。
采用ANSYS软件对荷载应力和温度应力进行了系统的分析,充分考虑了传力杆对应力的影响。传力杆的设置能够有效降低荷载应力和温度应力,传力杆间距的变化对应力具有小幅影响。
采用优化理论和遗传算法对典型结构的优选进行了研究,得到了不同输入参数下的典型结构优选方案。对复合式路面典型结构优选具有显著影响的因素是年平均日交通量、车道数、计算轴载、自然区划。在影响典型结构参数的诸多因素中,计算轴载P的影响最为明显。
The PCC-AC composite pavement is a new kind of long-life pavement, which paved thin asphalt functional layer upon super thick cement concrete layer. It adequately developed merits of cement concrete pavement and asphalt concrete pavement, it not only has high bearing capacity, but also could improve cosiness for driving. This paper made a series of theoretical analysis and testing research about structure of new PCC-AC composite pavement.
Systemic research on shear stress between layers is made through BISRA programme, rules of shear stress between layers with interlayer are analyzed. Factors which have obvious effect on shear stress between layers are thickness of AC layer、axle load、thickness of interlayer and modulus of interlayer. If interlayer is set, shear stress on the bottom of interlayer is bigger than shear stress on the bottom of AC layer, which decreases along with increasing thickness of interlayer and increases along with decreasing modulus of interlayer.
Test of shear strength is made through instrument which is devised by myself, shear strength is maximal when tack coat asphalt is besprinkled, shear strength is minimal when tack coat asphalt is not besprinkled, shear strength is decreased when geotextile is paved.
Systemic analysis of loading stress and thermal stress is made through ANSYS, effects of dowel bar on stress are adequately considered. The setting of dowel bar could effectively decrease loading stress and thermal stress, changes of space between dowel bars have small effects on stress.
Research on optimization of representative structure is made through optimization theory and genetic algorithm, optimum schemes of representative structure under different input parameters are found. Factors which have obvious effect on optimization of representative structure are daily traffic、number of lanes、calculating axle load、climatic zoning. During the factors which have effect on representative structure, calculating axle load is the most obvious.
引文
[1]胡长顺,王秉纲。复合式路面设计原理与施工技术[M].北京:人民交通出版社,1999.
[2]符冠华。沥青混凝土加铺层改造旧水泥混凝土路面的应用研究[D]。南京:东南大学博士论文,2001.
[3]李淑明.旧PCC路面上AC加铺层设计方法研究[D].上海:同济大学博士论文,2002。
[4]杨斌.旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构研究[D].西安:长安大学博士论文,2005.
[5]马庆雷,杨斌,周然,陈拴发。水泥混凝土路面沥青加铺层温度应力分析[J].山东大学学报,2005,35(2):103-106.
[6]殷岳川.AC+RCC复合式路面研究[J].东北公路,1998,21(3):36-40.
[7]苏凯.山区公路沥青路面基面层滑移分析[D].西安:长安大学硕士论文,2004.
[8]冯治安,王选仓,李国胜.长寿命路面典型结构研究、设计与施工技术[M].北京:人民交通出版社,2007.
[9]中华人民共和国建设部.《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[10]中华人民共和国交通部.《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)[S].北京:人民交通出版社,2004.
[11]中华人民共和国交通部.《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)[S].北京:人民交通出版社,2000.
[12]中华人民共和国交通部.《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40-2002)[S].北京:人民交通出版社,2002.
[13]中华人民共和国建设部.《混凝土结构设计规范》(G850010-2002)[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[14]中华人民共和国交通部。《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2006)[S].北京:人民交通出版社,2006.
[15]周富杰,谢晋光.复合沥青路面临界荷位分析[J].上海公路,1996,(11):47-51.
[16]谈至明,姚祖康.非线性温度场下的水泥混凝土路面温度应力[J].中国公路学报,1993,6(4):9-17.
[17]中华人民共和国交通部.《公路自然区划标准》(JTJ003-86)[S]。北京:人民交通出版社,1987.
[18]中华人民共和国交通部。《公路工程预算定额》(JTG/T B06-02-2007)[S].北京:人民交通出版社,2007.
[19]中华人民共和国交通部.《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)[S].北京:人民交通出版社,2004。
[20]黄仰贤.路面分析与设计[M].北京:人民交通出版社,1998.
[21]郑传超,王秉纲.道路结构力学计算(上)[M].北京:人民交通出版社,2003.
[22]夏永旭,王秉纲.道路结构力学计算(下)[M].北京:人民交通出版社,2003.
[23]邓学钧,黄晓明.路面设计原理与方法[M].北京:人民交通出版社,2001.
[24]张起森.高等路面结构设计理论与方法[M].北京:人民交通出版社,2005。
[25]姚祖康.水泥混凝土路面设计理论和方法[M].北京:人民交通出版社,2003.
[26]杨锡武.公路水泥混凝土路面典型结构设计方法[M]。北京:人民交通出版社,2002.
[27]孙立军.沥青路面结构行为理论[M]。上海:同济大学出版社,2003。
[28]吕伟民.沥青混合料设计原理与方法[M].上海:同济大学出版社,2001。
[29]张登良.沥青与沥青混合料[M]。北京:人民交通出版社,1993.
[30]沈金安.改性沥青与SMA路面[M]。北京:人民交通出版社,1999.
[31]Hu Changshun,Wang Binggang.Thermal Stress Analysis of RCC-AC Composite Pavement[J].Iournal of the EASTS,1997,2(2).
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[33]Yunus Dere,Alireza Asgari,Elisa D.Sotelino.Failure prediction of skewed jointed plain concrete pavements using 3D FE analysis[T].Engineering Failure Analysis,2006,13(6):898-913.
[34]程宁.RCC-AC复合式路面结构沥青层特性研究[D].西安:长安大学硕士论文,1997.
[35]董开亮.贫混凝土基层超厚水泥混凝土路面结构研究[D]。南宁:广西大学硕士论文,2007.
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[37]周明,孙树栋.遗传算法原理及应用[M].北京:国防工业出版社,1999。
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[40]凌颖,黄海洪.南宁市气温日较差特征及天气系统影响[J].气象科技,2004,32(6):471-474.
[41]苏凯,武建民,陈忠达.一种新型路面材料剪切仪的开发及应用[J].公路,2006,(2):134-136。
[42]胡长顺,王秉纲.碾压水泥混凝土与沥青混凝土复合式路面结构研究[J].中国公路学报,1996,9(2):12-19.
[43]胡长顺,王秉纲。水泥混凝土与沥青混凝土复合式路面研究综述[J].中国公路学报,1994,7(4):33-39.
[44]刘玉荣.水泥混凝土沥青混凝土复合式路面的荷载应力分析[J].东北公路,1996,(1):25-28。
[45]刘学艳,刘彦龙,潘晓静,郑天余。水泥混凝土与沥青混凝土复合式路面研究[J]。北华大学学报(自然科学版),2005,6(4):372-374.
[46]周富杰,孙立军.复合路面沥青面层最佳厚度[J].同济大学学报(自然科学版),2001,29(10):1234-1239.
[47]周富杰,孙立军.复合路面荷载型反射裂缝的力学分析和试验路验证[J].土木工程学报,2002,35(1):50-56.
[48]杨斌,陈拴发,胡长顺.路面板断裂尺寸对沥青加铺层应力的影响[J].长安大学学报,2006,26(1):12-15。
[49]林海松,杨太钦,周东.基坑桩锚支护遗传优化设计研究[J].广西大学学报(自然科学版),2005,30(4):293-296。
[50]杨太钦.基坑桩锚支护遗传优化设计研究[D].南宁:广西大学本科毕业论文,2005.
[51]S.A.Perez,J.M.Balay,P.Tamagny and Ch.Petit.Accelerated pavement testing and modeling of reflective cracking in pavements[J].Engineering Failure Analysis,2006.
[52]Kwang W.Kim,Young S.Doh and Sungbin Lim.Mode I reflection cracking resistance of strengthened asphalt concretes[J].Construction and Building Materials,1999,13(5):Pages 243-251.
[2]符冠华。沥青混凝土加铺层改造旧水泥混凝土路面的应用研究[D]。南京:东南大学博士论文,2001.
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[42]胡长顺,王秉纲.碾压水泥混凝土与沥青混凝土复合式路面结构研究[J].中国公路学报,1996,9(2):12-19.
[43]胡长顺,王秉纲。水泥混凝土与沥青混凝土复合式路面研究综述[J].中国公路学报,1994,7(4):33-39.
[44]刘玉荣.水泥混凝土沥青混凝土复合式路面的荷载应力分析[J].东北公路,1996,(1):25-28。
[45]刘学艳,刘彦龙,潘晓静,郑天余。水泥混凝土与沥青混凝土复合式路面研究[J]。北华大学学报(自然科学版),2005,6(4):372-374.
[46]周富杰,孙立军.复合路面沥青面层最佳厚度[J].同济大学学报(自然科学版),2001,29(10):1234-1239.
[47]周富杰,孙立军.复合路面荷载型反射裂缝的力学分析和试验路验证[J].土木工程学报,2002,35(1):50-56.
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