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土工格栅在沥青混凝土路面中的应用研究

费月英  
【摘要】: 随着国民经济的快速增长,我国的交通运输事业,特别是高等级公路建设正处在空前的高速增长时期,路面整体质量也有了显著提高。为了减小沥青混凝土路面的病害程度,国内外均采取了不同的处理措施,如合理的设计、控制施工的质量等等。但沥青混凝土的病害依旧十分严重,高速公路实际的重载化和超载现象比较突出,随之面层的剪应力、基层和底基层底部的拉应力及路基顶部的压应力都随轴载的增加而增加,影响比较明显。另外路面的开裂也是非常普遍的一种病害现象,国内外就此采取过许多方法进行防治,但依旧严重的影响着车辆运行的安全性、舒适性。同时日益增长的经济建设对道路交通提出了越来越高的要求,从而围绕减少道路病害,提高道路寿命的研究也越来越为世界各国所重视。沥青路面的设计大修期为15年,而目前我国的沥青路面往往8~10年就需要进行检修。资料表明,以路面寿命30年计,这期间道路的维修费用几乎等于新建道路的投资。可见提高公路路面寿命,延缓检修期至关重要。 近年来,在高等级公路的建设中,研制和引进了许多新材料、新技术和新工艺。特别是路面结构层中使用土工合成材料作为加筋材料,具有明显的技术优势和良好的经济效益。从国内外的研究成果来看,土工合成材料对路面性能的改善体现在减小面层厚度、减小表面车辙、防治路面裂缝、延长路面使用寿命等方面。但是,必须看到作为一种新兴的技术,由于材料材质、品质、性能及作用机理不同,其相关的应用与研究总体上还处于“应用丰富,理论落后”的状况之中,理论研究明显滞后。尽管试验研究与实际应用都证实了土工合成材料对路面性能有一定的改善效果,但在解释土工合成材料如何改善路面性能上,并没有形成统一意见。 本文从路面结构加筋角度出发,综合研究分析土工格栅对沥青混合料及路面结构性能的影响,采用有限元方法建立路面结构模型,引入弹簧单元模拟土工格栅与上下结构层之间的联接,通过选取不同的弹簧刚度系数,有效模拟了土工格栅与上下结构层之间的联接状态。对土工格栅分别应用于完整路面、旧路基层有贯穿裂缝时的路面、旧路补强等情况分别建立了有限元模型,运用ADINA软件进行力学计算,比较路面结构加筋前后内力、变形的差异,对最佳加筋层位、格栅模量和弹簧联接刚度提出合理建议,同时对加筋材料对路面结构抗裂性能的贡献,进行了研究分析,取得了一些研究成果。


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