山东黄河大堤沥青路面横向裂缝成因分析及防治对策的研究

论文摘要

黄河大堤路面产生裂缝的危害比一般公路裂缝的危害大的多,裂缝的存在不仅影响了堤防美观,还大大损害了堤防结构的整体性,降低了堤防抗风险的能力。因此,进行黄河大堤沥青路面裂缝形成原因的研究,据此制定切实可行的防治对策,对维持黄河大堤安全具有重要意义。本文针对山东淄博黄河大堤横向裂缝,利用三维有限元软件分析了不同气候条件下温度场、车辆荷载及温度与车辆耦合作用时各结构层应力变化规律。探讨了沥青路面裂缝形成的原因,并据此归纳总结了相应的裂缝防治措施。主要研究内容包括：(1)考虑多种气候条件,如夏季高温天气、冬季低温天气、连续高(低)温天气以及夏季骤降暴雨、冬季突降大雪等气候条件下温度场以及温度应力场的变化规律；(2)不同天气条件下车辆荷载单独作用以及车辆荷载与温度荷载耦合作用时路面结构层应力变化规律；(3)经过冻融循环作用后路面结构层温度应力的变化规律；(4)结构层参数对路面结构层的应力特别是面层应力的影响规律；(5)黄河大堤沥青路面横向裂缝的防治对策。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 裂缝类型及成因
• 1.2.2 影响沥青路面开裂的因素
• 1.2.3 开裂机理
• 1.3 本文主要的研究内容
• 第2章 路面横向裂缝调研及结构层材料室内试验
• 2.1 工程概况
• 2.2 室内试验
• 2.2.1 室内试验目的
• 2.2.2 取样及试验方法
• 2.3 室内试验成果
• 2.3.1 面层试验成果
• 2.3.2 基层、底基层及路基层试验成果
• 2.4 试验成果分析
• 第3章 沥青路面温度应力分析原理
• 3.1 热传导基本理论
• 3.1.1 热分析概述
• 3.1.2 热传导微分方程
• 3.1.3 温度场的边值条件
• 3.2 沥青路面道路结构温度应力热弹性计算理论
• 3.2.1 沥青路面温度应力
• 3.2.2 沥青路面温度应力的研究方法
• 3.2.3 沥青路面结构温度应力热弹性计算理论
• 3.3 气温与地表温度
• 3.4 土基地温估计
• 第4章 沥青路面温度场及应力场数值分析过程
• 4.1 计算范围及边界条件
• 4.2 计算模型
• 4.3 温度场模拟方法
• 4.4 温度应力场模拟方法
• 4.5 温度应力与外荷耦合模拟方法
• 4.6 冻融模拟方法
• 4.7 路面裂缝判别方法
• 4.8 计算结果后处理
• 第5章 路面结构三维有限元分析
• 5.1 概况
• 5.2 沥青路面温度场分析
• 5.2.1 有限元分析模型及参数
• 5.2.2 计算边界
• 5.2.3 计算结果
• 5.3 沥青路面结构温度应力分析
• 5.3.1 路面材料热弹性特征参数
• 5.3.2 一个变温周期内温度应力场分布
• 5.3.3 考虑温度循环下温度应力场分布
• 5.3.4 不同降温速率下路面结构层温度应力场分布
• 5.4 车辆荷载作用下路面结构力学分析
• 5.4.1 夏季车辆荷载作用下路面结构力学分析
• 5.4.2 冬季车辆荷载作用下路面结构力学分析
• 5.5 车辆荷载与温度耦合作用下路面结构力学分析
• 5.6 冻融循环作用下车辆荷载温度耦合道路力学分析
• 5.7 裂缝深度结果分析并与实际对比
• 5.7.1 各工况下裂缝深度统计
• 5.7.2 计算成果与实际情况对比分析
• 第6章 结构层参数对道路结构层应力场影响分析
• 6.1 面层影响分析
• 6.1.1 沥青混凝土面层厚度对温度应力的影响分析
• 6.1.2 不同种类沥青混凝土面层对温度应力的影响分析
• 6.2 基层及堤基模量的影响
• 6.2.1 上基层模量对冬季最大温度应力的影响分析
• 6.2.2 下基层及堤基模量对冬季路面最大温度应力的影响分析
• 6.3 上基层膨胀系数对冬季路面最大温度应力的影响分析
• 6.4 车辆荷载对结构层应力影响分析
• 6.5 小结
• 第7章 堤防路面横向裂缝防治对策
• 7.1 防治措施
• 7.1.1 采用合理的路面厚度
• 7.1.2 选择合适的沥青混凝土材料
• 7.1.3 半刚性基层材料选择
• 7.1.4 车辆荷载控制
• 7.1.5 其它措施
• 7.2 沥青路面裂缝处理方法
• 第8章 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果