页岩气钻前工程混凝土预制路面板力学性能与施工技术研究

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伴随以美国为首等国家在页岩气开发上的大力投入,页岩气对国际天然气市场形成了深远影响。事实上,页岩气的开发在我国如火如荼,与之而来也提高了对页岩气开采建设速度与质量要求。预制路面板作为刚性面层,其强度高、稳定性好、耐久性好,针对工期紧张,现场设备简单的钻前工程,可重复利用工程有其自身优势。但预制装配式道路研究主要集中于装配式路面板拼装修复技术,且关于长度在3000mm及3000mm以上尺寸的预制装配式路面板没有进行较为系统力学性能研究,包括汽车静载及动载作用于预制路面板的力学响应,预制路面板的疲劳寿命等。为更加深入研究在页岩气钻前工程背景下预制路面板的力学性能,设计更适合其工况的预制路面板,通过现场交通量调研与理论计算(包含3种不同脱空情况与3种不同荷载),设计出尺寸为长3000mm、宽1500mm、厚150mm的预制路面板,板底配筋选用C14@150,上层钢筋纵向受拉钢筋应配置C10@200。通过室内试验,进行预制钢筋混凝土路面板的力学性能研究。其中静载试验将预制路面板加载直到完全破坏的情况,探究预制路面板的极限承载力,最终得到极限承载力为365k N。在试验过程中,观测板开裂、应力应变及挠度,为疲劳荷载设置提供依据。设置三组不同应力水平(0.55、0.7、0.85)的等幅疲劳荷载试验,得到预制路面板的残余应力应变、挠度等,并通过试验进行板的疲劳寿命预测,得到S=1.230-0.135lg N。利用大型有限元软件ANSYS,构建三维预制路面结构模型,并赋予相关参数,与试验所得数据进行对比。通过在不同位置施加静荷载,得到最不利荷载位置为板边角处,并在此处施加动荷载,得到预制道路的相关力学响应。依托实际工程项目,将预制路面板运用到钻前工程中,针对在页岩气钻前工程背景下应用的预制路面板,提出了相应材料技术标准、施工工艺及质量控制措施要求;同时根据现场施工,进行了工期比较,相较于普通混凝土施工,预制装配式道路可减少88%的工期。本论文针对预制混凝土路面板开展研究,提出相关施工工艺和验收标准,对形成预制装配式道路力学行为系统,提高钻前工程施工效率,突破多年来钻前工程工期极度紧张这个瓶颈,具有积极影响。
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