二级公路沥青混凝土路面陡坡弯道路段剪切滑移破坏机理与处治研究

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二级公路作为公路运输系统的主体,为国家输送着大量矿产资源及重要物资,但由于气候和交通荷载条件恶劣,车辆超载现象严重,二级公路的沥青混凝土路面发生了多种病害问题,而层间滑移就是其中比较严重的一种破坏现象。层间滑移一般在重型车辆行驶较多的路段发生,并且在陡坡和弯道处尤为严重。因此,为了避免公路在陡坡和弯道路段发生滑移病害现象,使二级公路更好的为国民经济建设服务,开展沥青路面在二级公路陡坡弯道路段处基面层间剪切滑移病害的研究具有较大意义和实用价值。针对沥青路面滑移破坏问题,国内外进行了大量研究,主要研究方向都集中在基面层与功能层材料与施工技术的研究上,但针对提高二级公路沥青路面陡坡弯道路段结构抗剪能力,从结构设计方法和维修保养等研究上还比较少,而沥青路面结构设计的正确与否和抗剪能力专项设计的突破上对沥青路面的性能的影响至关重要。本文以二级公路典型沥青路面结构为研究对象,以云南鸡西到个旧二级公路某陡坡弯道为工程背景,从以下几个方面的内容进行了研究:(1)详细调查了二级公路陡坡弯道路段层间滑移病害情况,在国内外对层间滑移病害机理研究的基础上,总结归纳了造成滑移病害发生的原因。(2)运用有限差分软件FLAC3D建立三维模型,系统研究分析了坡度、转弯半径、荷载、层间接触状态等因素对陡坡弯道路段沥青路面力学响应的影响,得到了在各影响因素条件下沥青路面的力学响应变化规律。(3)对于滑移破坏的病害处治问题,本文在结合国内外的研究基础上提出了两种加强沥青路面层间抗剪能力的设计。一种是设置抗滑键的沥青路面,抗滑键设置在基层上部与面层接触的位置;另一种设置土工格室的沥青路面,土工格室设置在基层与面层间,土工格室得一部分在基层内,另一部分在面层内。(4)本文对两种改进型设计进行系统全面的分析,研究了两种设计对加强基层与面层间抗剪能力的效果,通过沥青路面力学响应分析,得到了设置抗滑键和设置土工格室的沥青路面力学响应规律,通过数值模拟验证了设置抗滑键和土工格室对于加强沥青路面基面层间抗剪能力的作用。
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