不同隔离层对水泥混凝土路面结构的疲劳性能影响

水泥混凝土路面是当前交通公路建设中常用的一种路面工程施工技术，通常具有性能特点。相对于公路路面的组成结构来说，受各种客观性因素影响制约，水泥混凝土路面在施工和使用过程中往往会导致其结构性能的破坏或降低。本文针对影响水泥混凝土路面结构性能的因素进行了简要阐述和分析。

目前在我国公路路面建设中，人们往往采用水泥混凝土进行铺。然而由于公路路面施工情况复杂，其路面结构常常会受到各种客观因素影响，制约水泥混凝土路面的使用寿命与服务质量。因此，如何提高降低水泥混凝土路面结构性性能，早已成为公路路面建设的关键。本文笔者就水泥混凝土路面的性能结构进行简要的分析并加以阐述。

在传统水泥混凝土路面设计理论的基础上,引入断裂力学原理和方法,基于水泥混凝土路面"过渡层"的全新概念,深入分析水泥混凝土路面破坏过程,提出了设置隔离层的水泥混凝土路面新结构的设计理论,达到提高路面实际承载力、延长路面实际使用寿命的目的。

水泥混凝土路面的层间破坏过程过渡层的形成过程“过渡层”是指存在于面层与基层之间的（如图1示）．因面层混凝土浇注过程中水泥浆渗入基层后形成的具有一定深度的，力学性质介于面层与基层之间的一个中间层。“过渡层”的存在是一客观实际。

水泥混凝土路面的层间破坏过程过渡层的形成过程"过渡层"是指存在于面层与基层之间的(如图1示),因面层混凝土浇注过程中水泥浆渗入基层后形成的具有一定深度的,力学性质介于面层与基层之间的一个中间层。"过渡层"的存在是一客观实际。现行的水泥混凝土路面结构是将水泥混凝土直接浇筑在基层表面形成的,将混凝土直接浇筑在基层表面后,水泥砂浆渗入基层便形成了"过渡层"。在面层混凝土浇筑在基层上后,"过渡层"将面层与基层粘结为一个整体。过渡层的分离破坏面层、过渡层和基层紧密结合,形成了一个整体——这是水泥混凝土路

在传统水泥混凝土路面设计理论的基础上,引入断裂力学原理和方法,基于水泥混凝土路面"过渡层"的全新概念,分析水泥混凝土路面破坏过程,提出了设置隔离层的水泥混凝土路面新结构的设计理论,以达到提高路面实际承载力、延长路面实际使用寿命的目的。

随着社会的发展,公路运输已经成为了交通运输中一个非常重要的方面。四通八达的公路交通网为城市的发展注入了巨大的活力,同时,由于不同程度的超载问题造成的水泥混凝土路面不同程度受损的现象一直存在着,成为了影响水泥混凝土路面使用寿命的最重要的原因之一。笔者就对某市交通状况以及水泥混凝土路面受损情况的讨论如下。

通过对乌鲁木齐市外环路车辆通行情况以及水泥混凝土路面结构破损情况的调查,分析超载对路面结构的危害性。应用有限元分析通用软件ansys建立几何模型进行模拟,得出不同工况下路面结构层产生的力学响应,并讨论超载对路面使用寿命的影响。

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本文引用设置隔离层的水泥混凝土路面的原理,结合其在国道主干线广州绕城公路九江至小塘段路面的施工情况,阐述了设置隔离层的水泥混凝土路面在广东地区应用的情况和前景。

论述了水泥混凝土路面的结构组合设计,并为保证路面结构的强度与稳定性,对路基提出了一些基本要求。

水泥混凝土路面结构病害防治浅析——本文通过分析水泥砼路面结构破坏的病害分类及病害产生的原因，对如何防治病害的产生提出了具体的分析意见。

水泥混凝土路面结构设计

第15卷　第1期 2002年1月 中　国　公　路　学　报 chinajournalofhighwayandtransport vol115　no11 jan.2002 文章编号:100127372(2002)0120006204 收稿日期:2001201212 作者简介:夏永旭(19542),男,陕西武功人,长安大学教授,工学博士. 涵洞、通道上水泥混凝土路面结构研究 夏永旭,尤占平,胡长顺,王秉纲 (长安大学公路学院,陕西西安　710064) 摘　要:应用有限元数值方法,详细地研究了涵洞、通道上水泥混凝土路面的结构性能,并和实验测 试结果进行对比,得出了一些改进涵洞、通道上水泥混凝土路面设计与施工的重要结论。 关键词:涵洞;通道;水泥混凝土路面;结构 中图分类号:u4161

针对重载车辆,基于有限元法,建立了典型水泥混凝土路面结构的三维有限元分析模型,分析了不同轴载、不同轴型作用下的水泥混凝土板应力分布状况。表明板底最大水平应力随轴重的增大而几乎成线性增大,重载将显著增大水泥混凝土板底应力;单轴轴载在板纵向边缘产生的应力大于双轴和三轴的应力。

文章基于有限元法,针对重载车辆建立了典型水泥混凝土路面结构的三维有限元分析模型,分析了不同轴载、不同轴型作用下的水泥混凝土板应力分布状况。表明板底最大水平应力随轴重的增大而几乎成线性增大,重载将显著增大水泥混凝土板底应力;单轴轴载在板纵向边缘产生的应力大于双轴和三轴的应力。

为了给设置了隔离层的路面进行结构分析时提供参数以及优化实体工程的隔离层方案,探讨了贫混凝土基层上铺筑水泥混凝土面层时采用稀浆封层、土工布隔离层与蜡制养护剂隔离层的界面力学性能差别。通过采用了不同隔离层的水泥混凝土路面上进行的层间力学性能试验和室内直道路面力学性能试验研究,测定了不同隔离层路面层间粘结应力、层间摩擦力和室内直道不同隔离层水泥混凝土路面板底部的动应力。现场面层混凝土层间粘结应力试验表明,在减少层间摩擦力、降低层间粘结应力方面,稀浆封层、蜡制养护剂隔离层优于土工布隔离层。而室内直道混凝土路面动应力试验结果表明,沥青混凝土隔离层缓冲应力的功能明显优于无隔离层路面及稀浆封层、蜡制养护剂隔离层路面。

该文结合稀浆封层与土工布作水泥混凝土路面隔离层的应用研究,通过室内水冲刷试验、现场摩擦系数试验、面层混凝土粘结应力试验等,探讨了贫混凝土及水泥稳定粒料基层上铺筑水泥混凝土面层时采用稀浆封层与土工布隔离层的隔离性能差别,进行了近5年试验路及实体工程有关实际隔离效果的观测分析。研究表明:基层与混凝土面层间采用稀浆封层与土工布隔离可减少水泥混凝土路面早期断板,改善基层的抗冲刷能力。但长期观测结果也表明:上述隔离层并不能消除路基原因、超载原因引起的水泥混凝土路面开裂及抑制唧泥现象的产生。

采用三维有限元法分析了基层参数,包括基层模量、厚度以及层间接触界面特性对水泥混凝土路面板的荷载应力、温度翘曲应力、路表弯沉以及接缝传荷性能的影响。结果表明:提高基层模量和厚度可以有效降低路面在车辆荷载作用下的应力,提高基层的支承刚度,可以减小板角挠度,防止产生初始局部脱空。提高基层的模量和厚度可以改善基层顶面的挠度分布,合理的基层设计可以有效改善接缝的传荷性能。

主要结合广东、湖南等省高速公路中采用土工布作水泥混凝土路面隔离层进行的路面层间力学性能试验与工程应用研究,探讨了贫混凝土基层上铺筑水泥混凝土面层时采用土工布隔离层与无隔离层时的层间力学性能差别。通过现场试验路施工,总结了土工布用于路面隔离层的施工控制技术。获得的土工布隔离层层间力学性能参数与施工应用技术,为实体工程路面设计、施工控制提供了科学依据。

为了揭示冲击碾压动荷载下水泥混凝土路面结构的力学行为,基于动力三维有限元分析方法,考虑材料的弹塑性,拟定纵横板边、板中及板角4种典型荷载位置,在四楞冲击压路机冲击碾压水泥混凝土路面时,分析了路面各层结构的受力和变形特征。研究发现,各工况下混凝土板底部承受纵、横向弯拉应力是旧面板破裂的主要原因,基层与旧面板一起处于双向弯拉状态,土基三向受压,不同工况存在不同的有效影响深度。冲击碾压板角时,路面板竖向位移最大,影响深度最深;而冲击板中位置时,板竖向位移最小,分布最均匀,此时板体以纵向弯拉为主,易形成横向裂缝;当冲击纵向板边时,板体以横向弯拉为主,易形成纵向裂缝。可见,路面破碎效果是地基刚度、冲击能量与冲击位置的综合函数,建议基于具体路况选择相应的施工方案。