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题名	多年冻土区水泥混凝土路面对融沉变形的适应性研究
作者	李金平
学位类别	博士
答辩日期	2009-05-07
授予单位	中国科学院寒区旱区环境与工程研究所
授予地点	寒区旱区环境与工程研究所
导师	吴青柏
关键词	断裂破坏 沉陷 热稳定性 融沉变形 弯拉应力
其他题名	Study on the Adaptability of Cement Concrete Pavement to Thaw Deformation in Permafrost Regions
学位专业	岩土工程
中文摘要	随着水泥和公路交通事业的发展，在多年冻土区也开始逐渐修筑水泥混凝土路面，但修筑的水泥混凝土路面大部分路段破坏非常严重，只有少部分路面使用相对良好，分析其原因主要由路基不均匀融沉破坏引起。为此本文对多年冻土区水泥混凝土路面对融沉变形的适应性问题进行了研究，采用的主要方法为路面病害实地调查、实测温度资料分析以及数值模拟计算。 本文首先采用实地调查的方法对多年冻土区典型公路G214线路面病害进行了研究，通过研究发现冻土区水泥混凝土路面的病害分布规律、病害成因及机理与相邻修筑的沥青路面和一般地区有很大的不同。且通过分析总结得出纵向断裂和破碎板病害是多年冻土区水泥混凝土路面病害的主要类型。分析原因主要由路基的横向不均匀融沉破坏引起。最后通过对G214沿线水泥混凝土路面不均匀沉降断裂破坏的实地测量，定量地给出了特定条件下水泥混凝土路面板发生断裂破坏时的可能临界沉降值。通过分析，发现多年冻土区路面的不均匀破坏主要与路面上行车荷载分布状况、路面板变形能力、路基热不均匀分布状况及由此引起的热不均匀融沉变形等因素有关。为此本文对多年冻土区水泥混凝土路面对路基融沉变形的适应性分析主要从以下几方面进行了探讨： 一．行车荷载分布状况及荷载作用下路面板的应力变形状况。主要对路面板车载分布特征，轮胎接地形状、车载作用最不利荷位、路面板上车载分布频率以及路面变形特性等进行了总结和分析，最后采用理论计算的方法对不同荷位下的水泥混凝土路面板的荷载应力、温度应力及综合疲劳应力进行了计算，对不同荷载下路面板的变形能力进行了探讨。 二．冻土路基的热稳定性分析，路基温度场的热不均匀分布状况是导致路面产生不均匀融沉变形的主要原因。因此本章首先对G214沿线相邻修筑的沥青路面和水泥混凝土路面下浅层温度和不同监测部位实测温度进行了分析，得出水泥混凝土路面和沥青路面下地温的差异，然后根据实测地温分析结果得出路基温度场的数值模拟边界条件，对不同气温、不同冻土条件下水泥混凝土路面下最大融化深度随时间的发展状况进行模拟计算，并将计算结果与沥青路面比较，得出在热稳定性方面水泥混凝土路面相对沥青路面存在着明显的优势。 三．多年冻土区路基融沉变形对路面板的破坏分析。首先对多年冻土区有限的水泥混凝土路面实测变形资料进行分析，对多年冻土区水泥混凝土路面的不均匀沉降状况进行了解。然后采用数值模拟的方法对不同年平均气温、不同冻土条件下的冻土路基表面由路基下热不均匀融化导致的不均匀沉降变形状况进行分析，分析冻土路基的不均匀融沉变形能否造成水泥混凝土路面板板底脱空以及脱空状况等。之后对在该脱空条件下水泥混凝土路面板上不同部位作用车载时水泥混凝土路面板不同位置的沉降变形和板底最大弯拉应力及其出现位置进行分析，分析结果表明，在多年冻土区，路面沉降变形量随年平均气温的降低而减小，随冻土含冰量的增加而增大。在路面沉降量较大时，路面沉降量越大，路面板可能出现的不均匀沉降变形量也可能越大。 通过上述几方面的分析和研究，采用路面板弯拉强度和不均匀变形指标对不同冻土地区水泥混凝土路面对融沉变形的适应性进行分析，最后得出多年冻土区水泥混凝土路面的适用状况：在低含冰量地区，年平均气温为-3.0℃、-3.5℃和-4.0℃时，适宜修筑的水泥混凝土路面路基高度均必须大于2.0m；而在高含冰量多年冻土区，年平均气温为-3.5℃时必须大于2.5m，年平均气温为-3.0℃时不宜修筑水泥混凝土路面。
语种	中文
公开日期	2013-08-22
页码	135
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.casnw.net/handle/362004/21816]
专题	寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	李金平. 多年冻土区水泥混凝土路面对融沉变形的适应性研究[D]. 寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2009.

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