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连续配筋混凝土刚柔复合式沥青路面层间剪切疲劳研究

周婷  
【摘要】:连续配筋混凝土刚柔复合式沥青路面(CRC+AC)是由高强度的刚性基层与柔性的沥青锟凝土面层进行复合的一种新型路面结构,具有整体强度高、行车舒适性好、使用寿命长、维修费用小等一系列优点,是重载交通长寿命沥青路面结构的发展方向。层间滑移是刚柔复合式路面结构的主要问题,目前的研究缺少各种复杂环境和条件(上坡、下坡、弯道)下复合式沥青路面层间剪应力状态、分布规律和影响因素分析,缺少层间结合状态和材料的剪切疲劳试验研究,缺少在重复荷载和温度长期作用下的剪切疲劳破坏机理研究。运用ABAQUS有限元计算软件,对CRC+AC路面结构的层间剪应力进行计算,分析不同荷位、重载超载、水平力系数、AC层厚度、CRC层厚度以及AC层模量等参数对层间最大剪应力的影响规律,得到裂缝间距L=1.5m时路面结构层间最大剪应力的临界荷位,确定层间完全连续状态、汽车紧急制动(f=0.5)时层间最大剪应力与沥青层厚度的关系。针对刚柔复合式沥青路面的结构特点和现有研究存在的不足,研发一种适用于刚柔复合式沥青路面层间剪切疲劳测试的装置,该装置结构简单、操作方便,并充分利用现有的试验设备,测试方法真实科学,符合路面结构的实际受力状态;利用该装置确定刚柔复合式沥青路面SBS改性沥青层间粘结层材料的最佳用量为1.4 kg/m2;相继进行层间界面剪切疲劳试验,得到层间界面剪切疲劳方程,提出刚柔复合式沥青路面层间抗剪强度结构系数。以层间粘层材料剪切疲劳试验、层间剪应力有限元分析为基础,提出基于层间剪切疲劳的沥青层厚度设计方法,并指出现行规范JTG D40-2011在旧水泥路面加铺层结构设计中系数ξa'查取范围有限的缺陷,利用matlab软件拓宽系数ξa'图,进一步完善复合式路面结构设计。研究结果可为合理设计复合式沥青路面的结构层厚度提供参考。


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