共振破碎改造旧水泥混凝土路面机理及效应研究

论文摘要

水泥混凝土路面具有强度高、稳定性好以及耐久性优良等特点,是我国路面结构的主要形式。但由于交通量大、重载多等原因,我国于20世纪修建的水泥混凝土路面大多都出现了不同程度的破坏。因此,我国面临大量的旧水泥混凝土路面改造任务。目前,旧水泥混凝土路面破碎后加罩面改造已成为当今旧水泥混凝土路面改造的主流。首先,分析了现有旧水泥混凝土路面破碎改造的几种常见技术及其优缺点,提出了共振破碎碎石化改造技术,该技术可以将破碎后的旧水泥混凝土路面结构作为沥青加铺面层的基层或底基层来使用,由于共振破碎后的旧混凝土结构呈上部小、底部大的嵌锁结构,可以有效防止反射裂缝的发生。共振破碎碎石化改造技术是通过调节共振式破碎机锤头的振动频率,使其接近旧水泥混凝土面板的固有频率,进而产生共振作用,有效地使旧水泥混凝土面板发生破碎。其次,在对不同尺寸及约束状态下混凝土模型结构的自振频率进行了理论计算,分析了混凝土的自振频率与面板的尺寸、周边的约束、频率的阶次、材料的刚度以及材料质量之间的关系。通过数值模拟,对共振式破碎改造旧水泥混凝土路面过程中旧水泥混凝土路面板的结构变形、受力特征以及相关影响因素进行了研究;最后,结合国内外相关的振动理论研究成果,分析了共振破碎施工对挡土墙、涵洞等路基结构及沿线设施和环境的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 旧水泥路面破碎化改造方法
• 1.2.1 旧水泥路面破碎化改造技术
• 1.2.2 打裂压稳旧水泥混凝土路面改造技术
• 1.2.3 冲击碾压旧水泥混凝土路面改造技术
• 1.2.4 碎石化技术
• 1.2.5 水泥混凝土路面改造工艺及适用范围
• 1.3 水泥路面共振破碎研究与应用现状
• 1.3.1 国外研究应用现状
• 1.3.2 国内研究应用现状
• 1.3.3 共振式破碎机的应用及发展方向
• 1.4 研究内容与思路
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究思路
• 第二章 旧水泥混凝土路面共振破碎特点
• 2.1 共振式破碎机基本原理
• 2.2 共振破碎机的基本构造
• 2.3 共振破碎机的基本参数及工作特性
• 2.3.1 共振式破碎机规格及技术参数
• 2.3.2 共振式破碎机的工作特性
• 2.3.3 共振式破碎特点
• 2.4 共振破碎与冲击式破碎效果比较
• 第三章 水泥混凝土路面结构层的自振频率
• 3.1 水泥混凝土路面结构层自振频率理论分析
• 3.1.1 结构分析理论
• 3.1.2 振动系统分类
• 3.1.3 混凝土面板自由振动微分方程
• 3.1.4 不同约束条件下薄板的振动
• 3.2 不同模型状态下固有频率计算
• 3.2.1 不同结构模型下混凝土面板的频率计算
• 3.2.2 弹性地基上混凝土薄板频率计算
• 3.2.3 混凝土面板在弹性地基上的自振频率相对差
• 3.3 混凝土面板自振频率影响因素分析
• 3.4 旧混凝土路面结构层固有频率检测方法
• 3.4.1 检测原理
• 3.4.2 检测方法
• 3.4.3 检测步骤
• 第四章 水泥混凝土路面共振破碎效应
• 4.1 共振破碎技术原理
• 4.1.1 共振破碎理论基础
• 4.1.2 内摩擦理论
• 4.1.3 数值模拟模型尺寸及约束条件
• 4.1.4 外部激励条件及力学参数
• 4.1.5 共振破碎方法
• 4.2 共振式破碎机破碎路面影响因素分析
• 4.2.1 板块尺度对共振破碎效果的影响
• 4.2.2 地基刚度对共振破碎效果的影响
• 4.2.3 旧混凝土回弹模量对共振破碎效果的影响
• 4.2.4 不同冲击能量对共振破碎效果的影响
• 4.2.5 土基与基层对共振破碎效果的影响
• 4.3 水泥混凝土路面共振破碎体的特征
• 4.4 水泥混凝土路面共振破碎数值模拟分析
• 4.4.1 有限元分析模型建立
• 4.4.2 路面结构变形和受力特征分析
• 第五章 共振破碎引起的环境振动特征
• 5.1 共振破碎引起的环境振动及动力影响特性
• 5.1.1 共振作用下波在土介质中的传播规律
• 5.1.2 环境振动衰减规律研究
• 5.2 共振破碎对路基结构及沿线设施的影响
• 5.2.1 共振破碎对挡土墙的影响
• 5.2.2 共振破碎对涵洞的影响
• 5.2.3 共振破碎对沿线其他建筑设施的影响
• 5.3 共振破碎对人的影响
• 5.4 共振破碎现场环境振动监测
• 5.4.1 环境振动监测测试方案
• 5.4.2 振动监测效果分析
• 5.5 共振破碎振动的安全标准与防护
• 5.5.1 共振破碎振动的安全控制标准
• 5.5.2 共振破碎振动的防护
• 第六章 结论及展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果