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长大纵坡沥青路面材料组成设计与性能研究

王家主  
【摘要】:经济的发展掀起了高速公路建设的浪潮,在未来的高速公路规划建设中,重点开始向西部转移,向山区延伸。我国的国情决定了我国国内道路交通的特点,普遍的超载重载致使高速公路沥青路面过早地出现了车辙破坏,尤其是在长大纵坡处,车辆的加速启动和减缓的行驶速度加速了破坏的产生。 本文首先从理论上对长大纵坡沥青路面遭受破坏的原因进行了探讨。分析了沥青路面的时温等效特性、用有限元方法计算了长大纵坡沥青路面的在不同外部条件下的应力峰值分布及变化规律,作出变化曲线,得出在加速驱动及有坡度的情形下,纵向正应力、水平面剪应力增加明显,在超载情形下,各项应力均显著上升,车辆的启/制动附加力、超/重载及慢速对沥青路面破坏严重等结论,阐释了长大纵坡沥青路面易遭破坏的现象。同时对车辆上下坡时的车辆路面力学行为、纵坡上车速与坡长、坡度之间的关系进行了研究,建立了车辙变形与作用时间、应力之间的关系模型。进而提出了适用于长大纵坡处的骨架密实型沥青混合料,并建立了一套骨架密实型沥青混合料的设计方法。 该法不同于传统的沥青混合料设计方法,避免了生产配合比大量的制作试件和体积性能试验。按照JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》对关键筛孔的定义,对粗集料分档,分级进行干捣实填充试验,得出各档粗集料之间的质量比,而后通过体积填充公式求得骨架总含量。油石比可照相关文献提供的方法计算而得,选定适宜的粉胶比,结合各规格集料的筛分结果,即可得到最终的矿料级配。通过改变不同的温度、荷载、坡度、速度等条件,进行常规车辙、浸水车辙、全厚式车辙,以及摩擦系数、构造深度等试验,验证了该法设计的骨架密实型沥青混合料优良的抗车辙性能以及抗滑性能,与SMA相比,SDAC常规车辙动稳定度为8886次·mm~(-1),SMA为7181次·mm~(-1),三次冻融循环后,分别变为3230次·mm~(-1)和4405次·mm~(-1),抗滑性能方面相差不大,如摆值SDAC为70BPN,SMA为72BPN,构造深度SDAC为0.91mm,SMA为1.10mm。综合考虑到造价和施工特性,骨架密实型沥青混合料SDAC具有一定的优势。


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