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长大纵坡桥面铺装层间接触力学特性研究

李黎  
【摘要】:长大纵坡桥面铺装结构病害问题日益突显,引起了很多学者的高度重视。长大纵坡桥面铺装结构受力不同于普通的桥面铺装结构,其原因在于高温条件下行驶在桥面铺装层上的车辆反复的加速与制动,给桥面铺装层施加了很大的水平力,以及超载现象的频繁发生造成其病害较普通桥面铺装结构严重。 由于材料、施工以及外界环境的影响,桥面铺装结构层与层之间粘结成为桥面铺装体系中最为薄弱的环节。许多研究是在层与层之间完全连续和完全光滑的基础上进行的,而实际中层与层之间不可能达到完全连续,通常处于部分光滑部分连续状态。因此正确模拟层间接触状态是首要解决的问题。 本文在假设沥青混凝土为粘弹性材料基础上,考虑不同层间接触状态,基于Ansys软件建立长大纵坡桥面铺装结构的有限元模型,针对层间滑移和U形破坏的机理进行分析,依据其破坏机理提出不同的力学控制指标。研究不同层间接触状态下的车辙深度,并分析其车辙的组成型式以及各层对车辙的贡献率。 结合长大纵坡桥面铺装结构特点,选取影响因素:坡度、层间接触以及荷载作用大小,分析诱导长大纵坡桥面铺装病害产生的主要原因。由于长大纵坡行驶车辆低速现象频繁以及车辆在长大纵坡段加减速过程给桥面铺装层施加的水平力较大,导致铺装层内力变化很大,因此将水平力和速度对铺装层内力的影响单独进行研究,分析长大纵坡桥面铺装不同于普通桥面铺装结构受力的特点。考虑到桥面铺装层厚度、防水层模量以及防水层厚度的影响,运用正交方差分析理论,分析桥面铺装层厚度、防水层模量以及防水层厚度对不同病害力学控制指标的显著性影响。 在以上分析内容的基础上,提出专门针对长大纵坡桥面铺装病害的预防措施,为设计、施工养护技术方案提供理论依据。


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