隧道柔性基层沥青路面结构响应研究

来源 :重庆交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a275505
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
目前,路面结构动态设计是道路研究领域最热的话题之一,然而研究者对隧道路面结构的研究较少。故本文通过足尺路面加速加载试验与数值模拟结合的方式研究了隧道柔性基层沥青路面结构在移动荷载下的力学响应规律,探究了隧道柔性基层沥青路面的动力学原理,研究成果可为隧道路面设计提供一些数据和理论支撑。
  首先通过足尺隧道柔性基层沥青路面加速加载试验采集了沥青混合料层底的应变和温度数据,同时采集了级配碎石层底和层顶的竖向压应力和温度数据,研究了沥青混合料层底沿行车方向应变在瞬时、每日加载过程和100万次加载过程的变化规律,并对比分析了级配碎石层顶和层底应力在加载过程中的不同变化。研究表明:在车轮荷载一次移动过程中,沥青混合料层底沿行车方向水平应变响应分三个阶段。第一阶段是在车轮到达响应点之前,响应点受压应力,产生压应变;第二阶段是车轮到达响应点上方且在离开响应点之前,响应点应力迅速由压应力转变为拉应力,且当车轮位于响应点正上方时,拉应力最大,此时拉应变也最大;第三阶段是车轮离开响应点之后,响应点继续受压应力,产生压应变,当车轮离开足够远时,应力和应变趋于0。在移动荷载作用下,沥青混合料层底沿行车方向应变大于横向应变;隧道路面沥青混合料层底沿行车方向瞬时应变呈拉应变与压应变交替出现,最大应变均为拉应变。
  然后运用3D-Move Analysis软件建立了隧道柔性基层沥青路面三维有限层模型,通过将有限层模拟计算结果与足尺试验实测结果进行对比分析,验证了有限层模型的合理性,同时阐明了移动荷载作用下沥青混合料层底沿行车方向的动力学原理和规律,还对比分析了隧道内、外柔性基层沥青路面结构力学响应的不同。研究表明:隧道柔性基层沥青路面沥青混合料层底沿行车方向应变比普通柔性基层沥青路面的小;隧道内道路的基岩顶面竖向压应变远小于普通道路的路基顶面竖向压应变,隧道内道路的基岩顶面竖向压应变可以忽略不计。
  最后研究了行车速度、沥青面层厚度、沥青面层温度对隧道柔性路面力学响应规律的影响。研究结果表明:在移动荷载作用下,行驶速度、面层厚度和面层温度对隧道柔性基层沥青路面沥青混合料层底应力应变的变化趋势影响不显著,仅对应力应变值大小有较大影响。增加行驶速度、增加面层厚度、降低路面温度皆可以减小路面沥青混合料层底沿行车方向和竖向的应变值。
其他文献
抗滑桩以其抗滑能力强,支挡效果好,桩位置灵活,便于施工等特点,被广泛应用于边坡防治和基坑防护中。自二十世纪以来,因“粮仓效应”而被发现的土拱效应理论被太沙基提出,备受国内外岩土力学专家的关注。目前,国内外学者针对土拱效应提出了多种重要学说。但是,由于影响土拱效应的因素较多,在每个因素具体影响土拱效应研究方面和利用影响因素反向优化抗滑桩设计方面并未得到一致认可。本文主要针对多种因素对土拱效应的影响,
学位
沥青混合料是我国高等级公路应用最多的路面材料,也是现今我国路面面层结构的优选形式之一。目前我国交通趋于重载化,导致沥青路面产生不同的裂缝。国内外学者对沥青混凝土路面的不同种类的裂缝及界面裂隙进行了相关的研究,分析不同工况下裂缝对沥青混凝土路面结构力学以及疲劳特性的影响。研究表明沥青路面的力学和路用性能受沥青混合料内部结构影响较大,在实际施工过程中由于沥青混合料离析等原因,可能导致沥青混合料内部产生
学位
由水泥稳定碎石和二灰稳定粒料材料为主的半刚性基层是我国公路路面结构的主要形式,但是半刚性基层开裂后延伸至沥青面层产生的反射裂缝是一个普遍存在并亟待解决的问题。针对这一问题,国内外研究者提出了许多方法来缓解和防治,但效果却不尽相同且都存在各自的缺陷。鉴于此,本文提出将高延性水泥基材料(ECC)应用于抗裂层并加入路面结构中,其特有的高延性、高抗疲劳性和显著的应变—硬化特性、多缝开裂现象能够很好的阻挡半
学位
近年来,随着全国道路基础建设的飞速发展,公路隧道的工程应用价值也随之不断提升。公路隧道为人民的出行及生活带来了巨大的便利,但与此共生的运营安全问题也日趋明显。由于隧道属于狭长的半封闭式土建结构,一旦发生事故,其逃生及消防救援难度均远超普通路段,因此更易导致大规模死伤事件的出现。为了有效防范公路隧道的潜在风险、最大限度降低火灾等恶性事故的伤亡概率,对运营隧道开展安全评价显得至关重要。  本文围绕公路
学位
近年来,随着我国大力推进基础设施建设,山区高速公路发展迅速,对加强文化交流,促进经济增长意义重大。然而,受地形环境限制,山区高速公路长大下坡、弯坡组合等特殊路段比比皆是,加上山区天气恶劣,导致特殊路段行车风险大,严重影响人民生活和社会稳定。目前,国内外关于行车风险的研究逐渐增加,但是尚未系统涉及山区高速公路特殊路段,因此有必要深入开展山区高速公路特殊路段行车风险评价与防治研究。针对山区高速公路特殊
彩色胶结料作为新型路面建筑材料,已被广泛应用于我国道路建设项目中,大量学者研究发现彩色胶结料老化会严重影响彩色路面的路用性能与使用寿命,从而降低道路车辆行驶的安全性及舒适性。本文围绕彩色胶结料的耐老化性能进行研究,分析了原材料类型、用量对彩色胶结料及其混合料老化后性能衰减规律的影响。  基于沥青四组分选定彩色胶结料原材料为:芳烃油A1、A2;树脂B1、B2;聚合物C;遮盖剂D。通过旋转薄膜烘箱试验
学位
为了解决石油沥青在道路中的大量消耗,改善生态环境,拟从可再生能源中提取生物沥青新型材料部分替代石油沥青。生物沥青是一种将生物质重油和石油沥青在一定条件下相容混合的新型沥青材料,与沥青具备部分相同特点,具有一定的研究价值。现有研究主要着重于生物沥青基本性能和路用性能特点探究,对生物沥青-集料黏附性鲜有深入研究。沥青黏附性是沥青材料重要性能之一,黏附性好坏直接关系到沥青混合料的使用性能以及沥青路面的病
学位
近年来我国公路建设中隧道占比和规模越来越大,且多以隧道群和特长隧道的形式出现。对于隧道沥青路面铺装而言,一方面传统热拌沥青混合料拌和温度高,施工过程中释放的大量烟雾不仅严重危害施工人员的身心健康,而且还直接影响施工质量;另一方面,沥青自身的可燃性及其在隧道交通事故中的不充分燃烧所释放出大量浓烟,直接威胁着公路隧道尤其是特长隧道的安全运营。因此特长公路隧道铺装对沥青及沥青混合料的阻燃抑烟性能、拌和温
学位
随着组合式基层沥青路面结构在我国的推广和应用,沥青路面结构的早期病害得到了很大的改善,道路的耐久性和使用性能也得到了大幅提升。然而相比我国提倡的长寿命沥青路面结构发展计划,当前组合式沥青路面结构还有很大的差距,对结构和材料有待进一步优化提升。因此,本文以组合式基层沥青路面结构的工程应用为背景,首先对原组合式沥青基层材料通过掺加高性能聚丙烯纤维进行了改性处理,并通过路用性能试验和动态模量试验对沥青基
学位
加筋挡土墙具有造价低、占地面积小、抵抗变形能力强等优势,被广泛应用于实际工程。经调查,加筋挡土墙的破坏受到了降雨及地下水位升降的影响,针对这一问题,本文通过室内试验与数值模拟相结合的方式对降雨及地下水位影响下加筋挡土墙内部平衡湿度分布规律及性能变化趋势进行了研究。主要研究内容及结论如下:  (1)基质吸力对筋土界面特性的影响。利用滤纸法测量了不同体积含水率土样所对应的基质吸力,绘制了土水特征曲线。