高速公路半刚性路面裂缝分析及养护技术研究

论文摘要

伴随着早期修建的高速公路陆续进入大修期,我国高速公路路面结构养护维修任务日趋繁重。半刚性路面作为我国主要的路面结构形式,在重载交通等诸多因素的作用下,早期损坏较为严重。其中裂缝类病害是半刚性路面结构病害的主要类型,并且,裂缝的出现进一步导致路面结构水损坏的发生。高速公路半刚性路面养护维修中,裂缝的维修至关重要。本文依托济青高速维修工程,系统总结了济青高速公路路面裂缝养护经验,研究了高速公路沥青路面的裂缝病害类型、病害机理,并对维修技术方案进行了优化。分析了济青高速公路不同类型裂缝的全线分布情况；根据历年检测数据,统计了各种裂缝随时间的变化规律；结合济青高速裂缝病害的分布及变化规律,分析了各类裂缝发生、发展的机理。探究了济青高速病害、养护技术方案表征方法,提出了能全面反映路面病害、维修方案时空分布的路面养护技术表征方法,为路面病害分析、技术方案论证,以及路面结构养护管理提供了科学的方法。采用有限元软件ANSYS,对路面结构完好、上面层开裂及半刚性基层开裂的路面结构进行了三维有限元分析,分析了在温度、车载+温度作用下的路面结构力学状态,探讨了不同裂缝发生、发展的机理,以及横向裂缝对其他病害（尤其是纵向裂缝）的诱导机理。分析了裂缝灌缝技术,提出了根据裂缝形状确定是否开槽灌封的建议,提出开槽形状应采用圆形、椭圆形槽形。对济青高速青岛段路面结构维修方案进行了优化设计,针对常见的上基层开裂病害,计算分析了铣刨上基层、保留上基层、保留上基层并在上基层上铺设玻纤格栅路面结构受力状态,提出了保留上基层并铺设玻纤格栅处置维修技术方案。研究对高速公路裂缝类病害的养护、维修与预防具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题提出及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 高速公路养护的研究现状
• 1.2.2 高速公路裂缝类病害养护研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.4 研究技术路线
• 第二章 济青高速公路路面裂缝现状分析
• 2.1 裂缝类病害概述
• 2.2 横向裂缝
• 2.2.1 反射裂缝
• 2.2.2 温缩裂缝
• 2.2.3 全线横缝分布情况
• 2.3 纵向裂缝
• 2.3.1 沉降裂缝
• 2.3.2 搭接裂缝
• 2.3.3 疲劳裂缝
• 2.3.4 全线纵缝分布情况
• 2.4 块状裂缝
• 2.4.1 基层强度低导致的块裂
• 2.4.2 面层强度低导致的块裂
• 2.4.3 全线块状裂缝分布情况
• 2.5 龟裂
• 2.5.1 基层强度太高导致的龟裂
• 2.5.2 层间粘结不良导致的龟裂
• 2.5.3 疲劳导致的龟裂
• 2.5.4 全线龟裂分布情况
• 2.6 小结
• 第三章 道路养护的表征方法研究
• 3.1 养护工作表征方法研究
• 3.1.1 济青高速正在使用的表征方法
• 3.1.2 建议使用的表征方法
• 3.2 济青高速的养护工作
• 3.2.1 养护原则
• 3.2.2 养护历程
• 3.3 小结
• 第四章 半刚性路面开裂的力学相应
• 4.1 有限元方法的基本原理
• 4.1.1 有限元方法概述
• 4.1.2 有限元方法的基本步骤
• 4.2 弹性层状体系的基本假设
• 4.3 有限元模型的建立
• 4.3.1 路面结构模型
• 4.3.2 临界破坏模式
• 4.3.3 荷载接地模式
• 4.4 计算方案
• 4.5 参数取值
• 4.5.1 结构层底容许拉应力
• 4.5.2 计算参数
• 4.6 模拟计算及分析
• 4.6.1 自上而下的裂缝
• 4.6.2 自下而上的裂缝
• 4.7 小结
• 第五章 裂缝处置措施的优化研究
• 5.1 局部修补
• 5.1.1 处置方法概述
• 5.1.2 原设计方案
• 5.1.3 方案优化
• 5.2 大中修
• 5.2.1 处置方法概述
• 5.2.2 原设计方案
• 5.2.3 方案优化
• 5.3 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 创新点
• 6.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在校期间研究成果及研究课题
• 学位论文评阅及答辩情况表