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《哈尔滨工业大学》 2007年
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辽宁省沥青路面合理结构类型与区划原理的研究

聂鹏  
【摘要】: 随着我国交通运输事业的快速发展,公路建设技术不断取得进步,形成了较为完善的以半刚性基层沥青路面为代表的沥青路面设计技术体系,然而不同类型的沥青路面早期损坏、疲劳破坏等问题也不同程度地出现了,在一些路段甚至严重存在,降低了路面的服务水平并影响行车安全,因此研究沥青路面早期损坏与控制措施已成为当今道路领域最为重要的课题之一。造成早期损坏的一个重要原因就是我国沥青路面的结构形式过于单一,由于沥青路面的材料与结构性能受外界环境的影响十分敏感,而外部环境随地域和时间的不同而发生变化,所以如何适应环境的变化,是一个亟待解决的复杂的问题。本文在系统分析国内外的成功经验和失败教训的基础上,提出了沥青路面结构系统分析的基本分析方法;从沥青路面损坏特征及相应的环境特点方面入手,分析了辽宁省既有沥青路面结构系统的特征;构建了沥青路面结构区划指标体系,给出了基于沥青路面结构系统特征的区划原理,并提出了各自分区内相应的沥青路面合理结构类型。 根据系统理论,本文从系统整体性和环境适应性的观点出发,建立了沥青路面结构系统的基本概念和分析框架,提出了沥青路面结构系统能够生存和发展的前提条件是要与自然环境和交通荷载环境相适应,在方法论的层次上以系统科学思想和方法建立了系统的分析框架。在对辽宁省境内沥青路面使用性能的大规模调查和既有技术资料综合分析整理的基础上,选择铁岭至四平、沈阳至山海关、沈阳至大连三条高速公路为典型路段,依据既有技术资料,对自然环境、地质条件、交通量、路用性能等指标和设计、施工资料进行了大量实测和数据整理分析,通过对沥青路面结构的特征、主要破坏形式及其原因进行的分析,提出了沥青路面破坏的两个主要特征,即以水损坏向车辙转化为代表的早期损坏,以及以沈阳至大连高速公路中长期使用性能为代表的结构损伤特征。借鉴国内外的使用经验,分析了半刚性基层沥青路面结构与柔性基层沥青路面结构各自的优缺点,按照路面结构设计应遵循相互协调、综合平衡的原则,指出两者不仅应该独立存在,更应该发展组合式沥青路面结构与复合式路面结构,首次提出了组合式沥青路面结构两阶段发展步骤的构思。通过大量数据的分析研究表明,决定路面结构强度衰减的是雨量的时段分布,并针对辽宁地处季节性重冰冻地区的特点,首次采用了冻前20天的平均降雨量为时段降雨量指标,作为辽宁省沥青路面结构类型分区的降水量特征指标,并取代了年降水量指标。以路面结构在使用中各因素的相互作用原理分析为依据,构建了沥青路面结构区划原则和指标体系,以时段降雨量、高温指标、低温指标、冻结深度、交通量等为特征指标,提出了沥青路面结构分区和相应的合理沥青路面结构类型,同时,也给出了细化的亚区及其相应的合理沥青路面结构类型。提出了在辽宁西部高速公路建设中宜使用以半刚性基层沥青路面为主的结构类型;在辽宁东部地区,高速公路建设宜发展以组合式沥青路面为主的结构类型。 本文的研究成果,对于建立辽宁省沥青路面合理结构的地方性指南具有重要的理论意义,为建立适合于辽宁省公路沥青路面的地方性规范进行了必要的技术储备。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:U416.217

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