板底脱空演化与压浆处治弱化作用下水泥路面疲劳损伤研究

Based on the present situation and development trend of study at home and abroad, this project analyzes the cement concrete pavement as the major object, and the content includes voids beneath slab evolving, voids mud-grouting maintenance weakening and fatigue damage of cement concrete pavement under the two function above, and so on, by the method of theoretical analysis, numerical simulation, laboratory test, field measurement, and so on. The voids evolving are inquired by building the model of cement concrete pavement under voids beneath slab evolving function. The calculation method of fatigue damage is proposed by building the fatigue equation of cement concrete pavement under voids beneath slab evolving function. The evaluation indexes and criteria for weakening performance of voids mud-grouting material are recommended by defined the relationship between internal and external factors. The fatigue life is evaluated by revealing the weakening behavior of cement concrete pavement under voids mud-grouting maintenance weakening function. This project can not only provide theoretical basis for study on fatigue damage of cement concrete pavement with void evolving, but also provide technical basis for study on weakening behavior of cement concrete pavement with voids mud-grouting maintenance. The scientific significance and practical value of research results are very important.

本项目在掌握国内外研究现状和发展动态的基础上，以水泥混凝土路面为主要研究对象，内容涉及水泥混凝土路面板底脱空演化和压浆处治弱化与两种变化作用下水泥混凝土路面疲劳损伤等方面。拟采用理论分析、数值模拟、室内试验和现场实测相结合的方法开展综合研究。通过研究，建立水泥混凝土路面板底脱空演化模型，探究水泥混凝土路面板底脱空演化过程；构建板底脱空演化作用下水泥混凝土路面疲劳损伤本构方程，提出板底脱空演化作用下水泥混凝土路面疲劳损伤计算方法；明确压浆处治材料性能弱化内外因相关关系，推荐水泥混凝土路面板底脱空压浆处治材料性能弱化评价指标和标准；揭示水泥混凝土路面板底脱空压浆处治弱化行为，评定板底脱空压浆处治弱化水泥混凝土路面疲劳寿命。研究不仅可以为板底脱空演化作用下水泥混凝土路面疲劳损伤研究提供理论基础，而且能够为水泥混凝土路面板底脱空压浆处治弱化研究确立技术依据，研究成果将具有重要的科学意义和应用价值。

针对目前国内外水泥路面疲劳损伤力学研究未考虑板底脱空演化作用及缺少水泥路面板底脱空压浆处治弱化相关研究的问题，本项目以水泥混凝土路面为主要研究对象，内容涉及水泥路面板底脱空演化和压浆处治弱化与两种变化作用下水泥路面疲劳损伤等方面。本项目研究成果包括：分析水泥路面板底脱空产生原理和发展过程，建立水泥路面板底脱空演化理论模型，模拟水泥路面板底脱空演化，平行设计水泥路面板底脱空演化实体模型试验，验证水泥路面板底脱空演化，综合理论模拟和实体验证，探究水泥路面板底脱空演化过程。在水泥路面板底脱空演化研究的基础上，通过对板底脱空演化作用下水泥路面力学行为分析，推导板底脱空演化作用下水泥路面疲劳损伤参量，构建板底脱空演化作用下水泥路面疲劳损伤本构方程，提出板底脱空演化作用下水泥路面疲劳损伤计算方法，计算板底脱空演化作用下水泥路面疲劳寿命。依据水泥路面板底脱空压浆处治材料性能弱化机理分析，系统进行不同材料类型及配合比的压浆处治材料性能弱化内因试验与不同荷载及水温环境下压浆处治材料性能弱化外因试验，明确压浆处治材料性能弱化内外因相关关系，推荐水泥路面板底脱空压浆处治材料性能弱化评价指标和标准。在水泥路面板底脱空压浆处治材料性能弱化研究的基础上，进行水泥路面理论板底脱空压浆处治弱化模型模拟，结合水泥路面板底脱空压浆处治弱化力学计算，分析压浆处治材料性能弱化作用下水泥路面工作状态，揭示水泥路面板底脱空压浆处治弱化行为。应用板底脱空演化作用下水泥路面疲劳损伤计算方法，计算板底脱空演化至某种程度时的水泥路面疲劳损伤，再根据水泥路面板底脱空压浆处治弱化研究，最终评定板底脱空压浆处治弱化水泥路面疲劳寿命。本项目不仅可以为板底脱空演化作用下水泥路面疲劳损伤研究提供理论基础，而且能够为水泥路面板底脱空压浆处治弱化研究确立技术依据，解决理论与技术难题，促进研究及应用发展，研究成果具有重要的科学意义和应用价值。