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温度影响下寒区沥青道路路面纵向裂缝的研究

范勇强  
【摘要】:纵向裂缝是一种常见的道路病害,其中温度是影响其形成的一个重要的因素,为了全方位探究温度对寒区沥青道路纵向裂缝形成和发展的影响,对黑龙江省一些公路进行了纵向裂缝病害的调查和分析,选取了试验路段并对道路的土质和水文情况等进行勘查,对试验路的路基路面进行了温度监测,对路基的含水率和变形进行了监测,根据监测数据了解了道路内部温度、含水率的变化情况,对比分析了路基冻融变形对道路纵向裂缝形成的影响,在温度数据的基础上对路面结构进行数值模拟,分析了温度变化引起的结构内力、位移情况和内力对道路纵向裂缝形成的影响。 经过调查了解到,调查路段的纵向裂缝病害发育较为严重,主要集中在道路面中间地带。根据所监测温度数据得知,路段2009-2010年度路肩、行车道、天然地基最大冻深大约分别为2.4m、2.7m和1.4m,路面结构下路基土的冻结和融化都比路肩处早,整个路基的冻结时程比融化时程长,冻结期冻结线附近路基土的含水率随着水分的迁移、积聚升高,融化期上层路基冻土融化后水分不能及时排出造成土体含水率上升。路基断面冻融区域变化分析和路基变形监测得出,路基的冻融变形破坏了上层路面结构的力学平衡,使路面结构的中部及行车道附近出现弯矩或剪力的极值,促使了该位置纵向裂缝的发生。模拟计算试验路段路面结构温度应力得知,低温期段基层结构内部主要表现为水平拉应力,值由中间往两端递减,且温度越低拉应力越大,在所计算温度范围内得出最大值约为0.44MPa,而高温期试验路段基层结构主要为压应力,最大压应力在0.12MPa左右,由于冬季低温期基层最大水平拉应力超过了应力允许范围的最小值,造成基层强度不高路段的路中因劈裂出现较长的纵向裂缝。模拟计算得出低温施工可以有效降低基层冬季最大拉应力,成型温度降低10℃可将基层冬季最大拉应力减小0.14MPa,降到允许应力以下;在基层中间位置有宽1cm纵向贯穿裂缝而不采取措施直接摊铺沥青面层的情况下,模拟计算得出,在低温期拉应力远大于应力允许值,而调查也证明沥青面层出现了反射裂缝。


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