公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)維護(hù)成套技術(shù)研究課件

1、公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程重慶交通學(xué)院重慶北方高速公路有限公司重慶市公路局重慶交通科研設(shè)計(jì)院2006年3月1日公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程重慶市重大科技專項(xiàng)項(xiàng)目公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程概 述立項(xiàng)背景研究內(nèi)容 水泥混凝土路面的破壞過程分析 設(shè)置隔離層的新型水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)與施工方法 柔性纖維混凝土路面材料與路面結(jié)構(gòu)性能 路面脫空檢測的“瞬態(tài)沖擊法”方法 基于層間狀況的道路承載力評估與道路的維護(hù)與改造公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程第一部分水泥混凝土路面破壞過程分析與設(shè)置隔離層的水泥混凝土路面新結(jié)構(gòu)研究公路

2、路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程一、水泥混凝土路面的層間 破壞過程分析 路面理想模型 層間光滑接觸 承認(rèn)面層與基層分離 面層與基層在接觸面附近各自保持完好 承認(rèn)面層與基層的層間無破壞 Surface courseBase courseE1, 1, 1E2, 2, 2公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程Surface courseBase courseE1, 1, 1E2, 2, 2Transition layer“過渡層”的發(fā)現(xiàn)及層間初始狀況“過渡層” 及其力學(xué)特點(diǎn) “過渡層” 力學(xué)特點(diǎn)力學(xué)性質(zhì)隨厚度變化 面層與基層的層間

3、初始狀況“過渡層” 的形成水泥漿進(jìn)入基層 面層、過渡層、基層連為一體 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程“過渡層” 與層間界面 Surface courseBase courseE1, 1, 1E2, 2, 2界面“強(qiáng)連接”界面“弱連接” 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程“過渡層” 對面層材料性能的影響 傳統(tǒng)強(qiáng)度理論與斷裂力學(xué)對過渡層對路面破壞影響的看法根本不同前者認(rèn)為過渡層的影響很小或沒有影響后者認(rèn)為，過渡層一旦破壞，則過渡層中的裂紋必然擴(kuò)展并穿過過渡層而進(jìn)入混凝土面層，引起混凝土面層在低應(yīng)力水平下的破壞。嚴(yán)重?fù)p傷的過渡層附著在面層底面，不僅影響面層的靜力強(qiáng)度，

4、而且會顯著降低其疲勞強(qiáng)度或壽命。Surface courseE1, 1, 1公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程“過渡層” 對面層結(jié)構(gòu)性能的影響 過渡層對面層材料性能的影響固然顯著但過渡層對面層結(jié)構(gòu)性能的影響卻是根本性的公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 2 三種基本破壞形式的揭示 及其對路面破壞的影響公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程傳統(tǒng)水泥混凝土路面的力學(xué)建模 彈性地基板理論認(rèn)為：路面板與地基在接觸界面附近各自保持完好，路面板與彈性地基保持光滑接觸，板與地基沿接觸面法向的位移相等、應(yīng)力相等，但沿切向可以有相對滑動，且切向剪力忽略不計(jì) 光滑接觸面層與基

5、層相互分離，但在分離界面上始終保持接觸，不出現(xiàn)任何豎向空隙或脫離，面層與基層各自在界面附近保持完好。Surface courseBase courseE1, 1, 1E2, 2, 2公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程對層間建模的思考路面力學(xué)模型路面理論的基礎(chǔ)路面設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)層間初始狀況：連為一體層間計(jì)算模型：光滑接觸（分離、接觸、緊密）建模依據(jù)？公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 三種基本破壞形式發(fā)生的必然性及其力學(xué)機(jī)理 三種基本破壞形式發(fā)生的變形協(xié)調(diào)機(jī)理 三種基本破壞形式發(fā)生的應(yīng)力強(qiáng)度機(jī)理 三種基本破壞形式發(fā)生的溫度作用機(jī)理公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與

6、示范工程 三種基本破壞形式發(fā)生的變形協(xié)調(diào)機(jī)理公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程三種基本破壞形式不可避免必然會發(fā)生公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 三種基本破壞形式所揭示的路面實(shí)際層間狀況 面層、過渡層、基層之層間關(guān)系的明確揭示 理想光滑接觸條件難以滿足 非均勻脫空的產(chǎn)生與的路面破壞 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 三種基本破壞形式所揭示的路面實(shí)際層間狀況層間的材料破壞 層間破碎層的出現(xiàn)及其對路面破壞的綜合影響 面層Base courseE2, 2, 2基層松散破碎層公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程結(jié)構(gòu)層整體性的喪失彈性平臺地基模型

7、的提出 三種基本破壞形式所揭示的路面實(shí)際層間狀況公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程三種基本破壞形式的發(fā)展演變 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程三種基本破壞形式揭示的路面典型破壞 基于基本破壞形式的路面板端脫空機(jī)理基于基本破壞形式的路面錯臺機(jī)理不連續(xù)地基與路面板的破壞面層與基層開裂的相互影響公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程三種基本破壞形式的驗(yàn)證 國內(nèi)外對三種基本破壞形式的文獻(xiàn)報(bào)道公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程劉伏路的調(diào)查公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程公路路面新結(jié)構(gòu)及建

8、設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程云門連接線的調(diào)查公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 4 路面的破壞與道路結(jié)構(gòu)層 的整體性公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程三種基本破壞形式對路基的影響 路基道路結(jié)構(gòu)層的基礎(chǔ) 三種基本破壞形式引起的路基破壞 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程路面的破壞與基層的合理結(jié)構(gòu)形式 “強(qiáng)基薄面”力學(xué)上最合理的路面結(jié)構(gòu)形式 “強(qiáng)基”有兩層含意，一是路基強(qiáng)，二是基層強(qiáng)。“薄面”是一個相對的概念，“薄面”不應(yīng)單純地強(qiáng)調(diào)面層的 絕對厚度“薄”。 我

9、們的實(shí)驗(yàn)表明： 路基弱面層破壞，基層弱面層破壞。路面的破壞與基層的合理結(jié)構(gòu)形式 若能避免或減弱三種基本破壞形式的影響，半剛性基層是較 佳的結(jié)構(gòu)形式 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程路面結(jié)構(gòu)的破壞與路面材料的特性 強(qiáng)度、變形與路面的破壞控制參量強(qiáng)度、變形的概念及強(qiáng)度定義的局限性材料的脆性對層間支承要求更高設(shè)計(jì)極限彎沉設(shè)計(jì)極限彎沉PP面層可以下沉的最大位移P2P2P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 水泥混凝土路面的兩大致命缺點(diǎn) 面層材料的脆性和結(jié)構(gòu)層整體性的喪失 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 5 溫度和荷載

10、翹曲復(fù)合應(yīng)力的提出 與面層強(qiáng)度設(shè)計(jì) T2T1T2T1tR公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 6 路面破壞過程分析與路面 設(shè)計(jì)新思想的提出公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 水泥混凝土路面實(shí)際層間狀況與理想模型的差異 過渡層造成的實(shí)際層間狀況與理想模型之間的差異 層間非均勻脫空狀況與理想接觸條件的顯著不符 松散層使路面層間狀況惡化，顯著偏離理想模型 面層割縫斷面基層的開裂與理想模型之間的差異 基層整體性的喪失未在理想模型中得到反映 實(shí)際層間分離破壞造成的材料特性、層間結(jié)構(gòu)差異從總體上與 理想模型不符 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程基于破壞過程分析的水

11、泥混凝土路面設(shè)計(jì)新思想 從本質(zhì)上講，路面的破壞是層間結(jié)構(gòu)相互作用引起的層間破壞造成的，路面的破壞不是因?yàn)槔硐肽Ｐ陀袉栴}，而是因?yàn)閷?shí)際層間支承狀況與理想模型不一致 從認(rèn)識論看，理想模型本身并沒有問題，問題出在實(shí)際層間結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離理想模型； 從方法論看，要保證路面的設(shè)計(jì)可靠性，應(yīng)該使實(shí)際路面實(shí)際結(jié)構(gòu)盡可能回歸理想模型。公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程路面設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的思想： 從源頭上找出消除過渡層、避免三種基本破壞 形式產(chǎn)生的方法，保證實(shí)際層間狀態(tài)與現(xiàn)有理 想模型一致找準(zhǔn)問題 消除差異簡化問題 繼承傳統(tǒng)公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程二、 設(shè)置隔離層的水泥混凝土 路面

12、結(jié)構(gòu)及其性能 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程1 設(shè)置隔離層的水泥混凝土路面結(jié)構(gòu) 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 路面層間建模的核心接觸界面 回歸理想模型的關(guān)鍵消除層間過渡層 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 設(shè)置隔離層的水泥混凝土路面結(jié)構(gòu) 面層Base courseE2, 2, 2基層隔離層 隔離層的設(shè)置與傳統(tǒng)力學(xué)模型的回歸 隔離層的設(shè)置與層間破壞的消除 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程隔離層材料的選材及與封油層、土工布的區(qū)別 隔離層材料的選材需滿足三個條件： （1）隔離層必須是在基層表面形成后加鋪上去的、不與基層表面粘 結(jié)的

13、薄膜類產(chǎn)品 （2）隔離層必須能夠完全隔斷水泥砂漿進(jìn)入基層 （3）隔離層必須足夠薄，僅起分離界面的作用 凡是滿足上述三個條件的薄膜、卷才、織物均可作為隔離層 隔離層與封油層的區(qū)別 隔離層與土工布的區(qū)別 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 2 隔離層、過渡層表面特性 與面層混凝土的材料性能公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程水泥混凝土試件水泥混凝土試件水泥混凝土試件塑料薄膜石灰粉煤灰基層石灰粉煤灰基層標(biāo)準(zhǔn)試模公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 第一次疲勞實(shí)驗(yàn) b max min 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 第二次疲勞實(shí)驗(yàn)公路路面新結(jié)構(gòu)及

14、建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 第三次疲勞實(shí)驗(yàn)公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程3.3 設(shè)置隔離層路面結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 試驗(yàn)?zāi)康?第一種基本破壞形式發(fā)生前后承載力對比； 第二種基本破壞形式的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證； 第三種基本破壞形式對路面板承載力的影響； 層間非均勻支承對路面板承載力的影響； 路基非均勻沉降對路面板承載力的影響； 過渡層對路面結(jié)構(gòu)破壞的影響； 設(shè)置隔離層的路面結(jié)構(gòu)與普通混凝土路面結(jié)構(gòu)的承載力對比； 不同隔離層路面結(jié)構(gòu)性能對比以及隔離層選材； 不同基層形式對路面結(jié)構(gòu)性能的影響； 土基質(zhì)量對路面結(jié)構(gòu)性能的影響； 為計(jì)算分析提供實(shí)測數(shù)

15、據(jù)。公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 試驗(yàn)規(guī)模與實(shí)施方案 在進(jìn)行的四批路面結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)中，每批實(shí)驗(yàn)各自在相 同尺寸以及相同加載條件下進(jìn)行對比 四批實(shí)驗(yàn)共進(jìn)行了61塊路面板的破壞實(shí)驗(yàn)路面板的制作與加載 三種基本破壞形式的實(shí)驗(yàn)?zāi)M與觀察 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程普通路面結(jié)構(gòu)第一種基本破壞形式的實(shí)驗(yàn)?zāi)M方法 路面板路面板應(yīng)變片第二種基本破壞形式的實(shí)驗(yàn)觀察 第三種基本破壞形式的實(shí)驗(yàn)?zāi)M與觀察 基層路面板 層間非均勻脫空 （支承）的實(shí)驗(yàn)?zāi)M 路基非均勻沉降的實(shí)驗(yàn)?zāi)M 基層路面板公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 第一次路面板實(shí)驗(yàn) 第一次路面結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)將基層

16、和面層直接成型在結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室 的鋼筋混凝土地面上。 這次實(shí)驗(yàn)屬于探索性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)?zāi)康娜缦? 觀察層間破壞的發(fā)生發(fā)展； 對層間破壞發(fā)生前后的普通混凝土路面板的承載力進(jìn)行對比； 對隔離層路面結(jié)構(gòu)與普通混凝土路面結(jié)構(gòu)的承載力進(jìn)行對比； 初步進(jìn)行隔離層的試驗(yàn)選材； 模擬基層非均勻沉降對路面承載力的影響。公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程基層類型路面結(jié)構(gòu)路面板編號二灰級配碎石基層普通混凝土路面板直接鋪設(shè)于基層上1P11P21P3普通混凝土路面板鋪設(shè)塑料薄膜隔離層1BG11BG21BG3普通混凝土路面板鋪設(shè)瀝青油氈隔離層1ZG11ZG21ZG3主要規(guī)律與結(jié)論 面層與基層的層間連接的支承狀況 不

17、符合路面結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況 層間破壞發(fā)生后，普通路面板的承載 力大幅降低 支承狀況改變對隔離層路面結(jié)構(gòu)的承 載力影響相對較小 非均勻支承狀況下的隔離層路面結(jié)構(gòu)的 承載力顯著高于普通混凝土路面結(jié)構(gòu) 設(shè)置隔離層的路面結(jié)構(gòu)能有效的阻止第 二種基本破壞形式的發(fā)生 基層非均勻沉降大幅降低路面板的承載力 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 第二次路面板實(shí)驗(yàn) 基層類型路面結(jié)構(gòu)路面板編號級配碎石基普通混凝土路面板直接鋪設(shè)于基層上2FP12FP22FP3普通混凝土路面板鋪設(shè)丙綸無紡布隔離層2FFG12FFG2普通混凝土路面板鋪設(shè)瀝青油氈隔離層2FZG12FZG2普通混凝土路面板鋪設(shè)塑料薄膜隔離層2FB

18、G12FBG2二灰級配碎石基層普通混凝土路面板直接鋪設(shè)于基層上2RP12RP22RP3普通混凝土路面板鋪設(shè)丙綸無紡布隔離層2RFG12RFG2普通混凝土路面板鋪設(shè)瀝青油氈隔離層2RZG12RZG1普通混凝土路面板鋪設(shè)塑料薄膜隔離層2RBG12RBG1 第一種破壞形式對普通路面板承載力的影響十分顯著 隔離層路面結(jié)構(gòu)性能明顯優(yōu)于普通混凝土路面結(jié)構(gòu) 土工布隔離層難以阻止過渡層的形成，過渡層形成的 層間連接是導(dǎo)致層間破壞的根本原因 過渡層對面層結(jié)構(gòu)性能的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其對面層材料 性能的影響 隔離層材料選擇應(yīng)遵循一定原則 半剛性基層是設(shè)置隔離層的路面結(jié)構(gòu)理想基層 第二種基本破壞形式 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)

19、、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 第三次路面板實(shí)驗(yàn)土基情況對路面板承載能力影響 基層類型路面結(jié)構(gòu)路面板編號水泥穩(wěn)定級配碎石基普通混凝土板直接鋪設(shè)于基層上3RP13RP2纖維普通混凝土板直接鋪設(shè)于基層上3RFP13RFP2纖維普通混凝土板塑料薄膜隔離層3RFBG13RFBG2普通混凝土板透水濾漿結(jié)合隔離層3RG13RG2纖維普通混凝土板透水濾漿結(jié)合隔離層3RFG13RFG2級配碎石基層普通混凝土板直接鋪設(shè)于基層上3FP13FP2纖維普通混凝土板直接鋪設(shè)于基層上3FFP13FFP2纖維普通混凝土板塑料薄膜隔離層3FFBG13FFBG2普通混凝土板透水濾漿

20、結(jié)合隔離層3FG13FG2纖維普通混凝土板透水濾漿結(jié)合隔離層3FFG13FFG2 薄弱路基顯著降低路面板承載力 半剛性基層的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)性要優(yōu)于柔性基層 柔性纖維混凝土具有優(yōu)良的抵抗裂紋擴(kuò)展能力和帶裂紋工作能力 隔離層完全能夠防止第二種基本破壞形式發(fā)生 當(dāng)?shù)鼗|(zhì)量太差（彎沉太大）時(shí)，不僅承載力大幅度降低，而且各種支承形式下的承載力趨于相同。因此，當(dāng)?shù)鼗鶑澇撂髸r(shí)，層間支承形式的影響已無法與地基彎沉的影響相比 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 第四次路面板實(shí)驗(yàn) 由于第三次路面板實(shí)驗(yàn)因土基出現(xiàn)彈簧而改變實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ǜ臑橹攸c(diǎn)考察土基質(zhì)量和基層整體性的影響），同時(shí)，為了更全面、更深入地研究設(shè)

21、置隔離層的路面結(jié)構(gòu)的性能，項(xiàng)目組進(jìn)行了第四次路面板實(shí)驗(yàn)。半剛性基層上設(shè)置隔離層的路面結(jié)構(gòu)的性能；不同類型的隔離層材料對路面結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響規(guī)律；設(shè)置隔離層的柔性纖維混凝土路面結(jié)構(gòu)性能；封油層與隔離層的效果對比。 設(shè)置隔離層的路面板的性能顯著優(yōu)于普通路面板 塑料薄膜隔離層的綜合性能較好 設(shè)置隔離層的路面結(jié)構(gòu)優(yōu)于設(shè)置封油層的路面結(jié)構(gòu) 設(shè)置隔離層的纖維混凝土路面結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的力學(xué)性能 無論是否加入纖維，未設(shè)置隔離層的路面板無一例外產(chǎn) 生第二種基本破壞形式，即面層開裂引起基層開裂。公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 路面板實(shí)驗(yàn)的綜合分析與結(jié)論 （1）路面的破壞與面層和基層之間的分離破壞

22、存在必然的因果關(guān)系（2） “三種基本破壞形式” 對普通混凝土路面結(jié)構(gòu)承載力的影響十分顯著（3）薄弱“過渡層” 客觀存在、對路面結(jié)構(gòu)性能的影響顯著（4）設(shè)置隔離層路面結(jié)構(gòu)的優(yōu)良力學(xué)性能（5）明確了隔離層材料的選型原則（6）明確了半剛性基層是設(shè)置隔離層的路面結(jié)構(gòu)理想基層形式（7）設(shè)置隔離結(jié)合層結(jié)的柔性纖維混凝的新型路面結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的力學(xué)性質(zhì)。（8）路基對路面結(jié)構(gòu)破壞的影響顯著，設(shè)置隔離層的路面結(jié)構(gòu)必須保證路基質(zhì)量公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 設(shè)置隔離層路面結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析 關(guān)于當(dāng)量回彈模量的取值 復(fù)合板模型的計(jì)算中性軸下移、難以破壞 非均勻支承的模擬等效脫空量 基層開裂的影響 平

23、面設(shè)計(jì)、板厚設(shè)計(jì)荷載、溫度作用下、不同尺寸、不同參數(shù)、不同組合計(jì)算分析平面設(shè)計(jì)理論上4m左右最佳厚度設(shè)計(jì)可參照現(xiàn)有規(guī)范取值公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 試驗(yàn)路與跟蹤觀察 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程第二部分柔性纖維混凝土路面材料與路面結(jié)構(gòu)性能研究公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程1 概 述柔性纖維混凝土70年代就有相關(guān)研究報(bào)道但直到90年代美國才逐漸應(yīng)用我國1998年后才有相關(guān)報(bào)道，2000年以后才逐漸有應(yīng)用問題：阻裂機(jī)理是什么用在工程上放心嗎公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程聚丙烯單絲纖維柔性纖維剪切端勾型鋼纖維剛性纖維公路

24、路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程2 柔性纖維混凝土的阻裂 增強(qiáng)機(jī)理 剛性纖維抗裂效果十分顯著但缺點(diǎn)也很突出 體積摻量大：通常1以上 78kg/m3 施工困難柔性纖維混凝土令人驚喜的發(fā)現(xiàn)很小的體積摻量下就具有卓越的 抗裂效果（0.05%以上）施工方便經(jīng)濟(jì)適用公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程2.2 基于斷裂力學(xué)原理的柔性纖維阻裂 增強(qiáng)機(jī)理 纖維在混凝土中的“阻裂墻”效應(yīng)2.1 柔性纖維的加入對水泥混凝土 結(jié)構(gòu)和性能的影響 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程纖維的鉚固力 應(yīng)力強(qiáng)度因子疊加原理 前人的工作Ramualdi Lenain2abP裂尖閉合力阻裂機(jī)理

25、模型 纖維在混凝土中的 “阻裂墻” 效應(yīng)公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 當(dāng)裂紋橫跨一系列纖維時(shí) P1P2PiPnb1b2bibn公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 纖維增強(qiáng)混凝土的抗疲勞機(jī)理公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程2.3 纖維在混凝土中的阻裂增強(qiáng)過程分析 拉拔力、粘結(jié)力與阻裂增強(qiáng)效果公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 纖維在混凝土中的閉合力SbmaxPPmaxPQQP 不能孤立的以纖維本身剛度的大小來衡量纖維與混凝土組成復(fù)合材料后的拉拔力大小，纖維的拉拔力與界面粘結(jié)剪力之間存在因果關(guān)系，纖維的拉拔力還必須滿足纖維混凝土中力與

26、變形的協(xié)調(diào)關(guān)系，雖然柔性纖維與剛性纖維剛度不同，但在纖維混凝土復(fù)合體中，均將產(chǎn)生顯著的拉拔力而發(fā)揮阻裂增強(qiáng)效果。 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 纖維/混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度與阻裂增強(qiáng)作用 SSSS粘結(jié)強(qiáng)度與拉拔力的關(guān)系 粘結(jié)面積與拉拔力的關(guān)系 粘結(jié)力粘結(jié)強(qiáng)度粘結(jié)面積粘結(jié)力與體積摻量粘結(jié)力與長徑比粘結(jié)力與直徑粘結(jié)力與纖維拉拔力提高纖維混凝土抗裂性能的關(guān)鍵在于提高纖維/混凝土的粘結(jié)力 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程3 路用柔性纖維混凝土的 合理配比設(shè)計(jì)公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 以提高纖維粘結(jié)力為核心的纖維混 凝土的抗裂配合比設(shè)計(jì)思想 抗裂設(shè)計(jì)

27、的原則 不以追求單純的高靜力強(qiáng)度為目的； 抗裂設(shè)計(jì)應(yīng)從混凝土凝結(jié)過程開始，減少缺陷的出現(xiàn)并限制 混凝土初始缺陷向宏觀裂紋的發(fā)展； 限制由初始缺陷形成的宏觀裂紋在低應(yīng)力水平下的亞臨界擴(kuò) 展速率； 增加裂紋在一定應(yīng)力水平下的穩(wěn)定擴(kuò)展過程； 提高裂紋臨界（失穩(wěn)）長度，提高裂紋的失穩(wěn)擴(kuò)展點(diǎn)高；公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 以提高纖維粘結(jié)力為核心的纖維混 凝土的抗裂配合比設(shè)計(jì)思想以提高纖維/混凝土粘結(jié)強(qiáng)度和提高纖維總粘結(jié)面積 為出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)行纖維選型；以控制收縮開裂作為限制混凝土初始缺陷的手段，確 定纖維體積摻量；以有效粘結(jié)力為尺度，控制纖維的最大體積摻量。 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)

28、成套技術(shù)研究與示范工程4 柔性纖維混凝土材料的阻裂增強(qiáng)性能斷裂韌性提高2050（36個試件）公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程纖維混凝土與普通混凝土在幾種應(yīng)力水平下的疲勞壽命相對提高倍數(shù)（應(yīng)力水平、應(yīng)力比分別以各自靜力強(qiáng)度為基準(zhǔn)）疲勞60多個試樣的疲勞實(shí)驗(yàn) 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程動態(tài)開裂 沖擊（各12個試件）公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程收縮公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展彎拉狀態(tài)破壞前的應(yīng)力應(yīng)變曲線 受壓破壞過程中的典型荷載位移曲線 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程常規(guī)力學(xué)試驗(yàn)抗折強(qiáng)度、抗壓

29、強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度、耐磨、抗折彈模、抗壓彈模實(shí)驗(yàn)等常規(guī)實(shí)驗(yàn)，測試試件上千個 均不同程度提高或改善。公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程路面結(jié)構(gòu)性能方面路面破壞過程分析路面裂紋擴(kuò)展與界面裂紋擴(kuò)展 路面板實(shí)驗(yàn)3年共3批58塊大型路面板破壞試驗(yàn) 有限元分析與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 合理路面結(jié)構(gòu)形式設(shè)置隔離層的柔性纖維混凝土路面 加鋪層推廣應(yīng)用前景好5 柔性纖維混凝土路面結(jié)構(gòu) 公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程2002年4月6月，項(xiàng)目在渝合（重慶至合川）高速公路的鹽井收費(fèi)廣場和收費(fèi)站連接線上修筑了柔性纖維混凝土薄層路面結(jié)構(gòu)試驗(yàn)路，并進(jìn)

30、行了跟蹤觀察（4000m2）。2004年8月，項(xiàng)目在廣西南寧至壇洛高速公路上修筑了300米的柔性纖維混凝土薄層路面結(jié)構(gòu)試驗(yàn)路段（全幅7800m2）；2004年12月，項(xiàng)目在河南鄭州西南繞城高速公路的2座立交橋上進(jìn)行了柔性纖維混凝土橋面鋪裝（10000m2）；2004年12月，項(xiàng)目在重慶交通學(xué)院道路改造中修筑了柔性纖維混凝土薄層罩面試驗(yàn)段（900m2）。目前（2005年9月至今），在武合（武勝至合川）高速公路云門連接線及收費(fèi)廣場修筑柔性纖維混凝土薄層結(jié)構(gòu)（12000m2）。應(yīng)用情況公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程第三部分路面脫空檢測的“瞬態(tài)沖擊法”方法公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成

31、套技術(shù)研究與示范工程第四部分水泥混凝土路面的調(diào)查、評價(jià)及維修公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 基于層間狀況的道路承載力評估 層間支承狀況的惡化總是存在 “過渡層”、“三種基本破壞形式” 實(shí)際路面承載力(30.448.1)計(jì)算承載力 在滿足路基和基層設(shè)計(jì)要求的情況下，設(shè)置隔離層的 路面結(jié)構(gòu)較現(xiàn)行路面結(jié)構(gòu)承載力提高50以上，實(shí)際 使用壽命延長1倍以上公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程 路面的維護(hù)與改造 一般性的評述 柔性纖維混凝土加鋪層 結(jié)合式加鋪層 層間界面粘結(jié)研究 加鋪層厚度可參照規(guī)范對鋼纖維混凝土的規(guī)定 結(jié)合式 不小于 5cm(10cm) 分離式 不小于 14cm（18cm） 經(jīng)濟(jì)效益十分顯著公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程小 結(jié)公路路面新結(jié)構(gòu)及建設(shè)、維護(hù)成套技術(shù)研究與示范工程項(xiàng)