收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

长寿命沥青路面损伤行为及其结构寿命合理匹配研究

刘福明  
【摘要】: 长寿命沥青路面的实质就是路面在设计使用寿命期间不会发生结构性破坏,路面的损坏仅发生在路面的上层,维修时不需要进行结构性处理,只需将表层混合料铣刨,并换成等厚度的新混合料即可,维修十分方便;其理念应该是通过对沥青路面结构的优化,合理设置路面各结构层的位置和层厚,从而延长沥青路面使用寿命,使其成为长寿命和较低维修成本的路面结构。而我国近些年来随着道路荷载的不断增加,特别是重载交通对我国的沥青路面提出了新的挑战。按传统的路面设计体系和设计标准设计的路面通常不到设计年限就出现了损坏,经常需要进行大修,由此造成交通的拥挤或堵塞,给高速公路、城市间的重要干道造成极大的压力。因此,为了提高高速公路沥青路面的整体质量,减少路面的维修,提升公路路面服务水平,降低原材料消耗,节约能源资源,提高公路的经济社会效益,并为沥青路面结构设计提供一定的理论参考。本文在对我国现行沥青路面结构分析的基础上,对影响长寿命沥青路面结构性能的参数指标、损伤破坏形式进行研究;应用有限元方法分析了长寿命沥青路面的结构响应及其损伤行为,并应用多尺度模拟方法进一步从材料角度分析研究沥青混合料的损伤演化行为。结合国内外长寿命沥青路面设计思想提出了沥青路面结构寿命匹配设计理念,并按照结构寿命匹配设计理念来研究优化我国沥青路面结构,从而使其满足长寿命路面要求。 首先从沥青路面结构类型及损失破坏形式分析出发,分析研究了影响沥青路面损伤的指标和参数,提出了长寿命沥青路面的主要损伤破坏形式。沥青混合料动态模量参数是长寿命沥青路面结构设计中非常关键材料设计参数,在对一些先进的沥青混合料动态模量预测模型比较的基础上,利用沥青混合料动态模量试验实测数据对动态模量预测模型进行了验证,并提出了合适的动态模量预测模型。对沥青路面疲劳预估模型进行了比较验证,通过应用材料连续损伤原理确定了长寿命沥青路面设计的理论基础-沥青混合料的疲劳极限。 针对传统弹性层状体系理论路面设计的路面响应通常在弹性层静载条件、圆形作用面积、均匀荷载分布及线性材料特征基础上用静载方法来计算与实际路面受力状态不符的问题,结合有限元方法,采用了瞬时轮载的隐式-动态分析原理,并考虑动态荷载对路面响应的影响来研究不同轮载、不同温度及不同速度下的路面响应,并研究了不同沥青路面结构的应力应变行为,同时分析了长寿命沥青路面的损伤行为。分析表明:厚沥青层路面结构具有较好抗损伤能力,其车辙损伤要小于较薄沥青层结构,在一定程度上,沥青层厚度的增加,对沥青混合料车辙损伤并没有大的影响;Top-Down裂缝不是始于路表面而是发生在沥青结构层里面的浅深处,且最有可能始于胶浆结合力较弱或路面温度较高的时候,也即对车辙敏感的混合料同样也对裂缝敏感,而在低温时出现Top-Down裂缝的可能性较小,甚至不会出现;轮胎-路面接触应力的均匀分布假设低估了临近路表面的路面破坏潜力,尤其是在高温时。 应用细观力学多尺度模拟理论从沥青混合料材料角度分析了其损伤行为,对进一步理解长寿命沥青路面中的主要破坏形式Top-Down裂缝损伤成因具有一定的理论价值。最后结合我国沥青路面结构实际状况,用结构寿命匹配理念对我国沥青路面结构进行分析,认为半刚性基层沥青路面通过各结构层寿命的合理匹配,通过更换材料、改变厚度及变化层位等方法的优化,能够达到长寿命路面要求。 本文取得的主要研究成果将为改善我国沥青路面结构设计、提高沥青路面整体质量,从而延长沥青路面使用寿命奠定坚实的理论基础。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘跃武;;谈长寿命沥青路面[J];北方交通;2009年04期
2 李峰,张宏超,孙立军;长寿命沥青路面结构力学响应的三维有限元分析[J];上海公路;2004年02期
3 殷伟;张冬;;浅谈国内外长寿命沥青路面的结构[J];山西建筑;2007年06期
4 银力;陈佳艺;;长寿命沥青路面设计方法的探讨[J];中国水运(下半月);2011年10期
5 袁兴无;;长寿命沥青路面的设计理念及路面结构组合设计[J];城市道桥与防洪;2008年09期
6 欧阳志;;长寿命沥青路面结构研究[J];安徽建筑;2011年02期
7 陈景;李福普;严二虎;;长寿命沥青路面的经济分析[J];公路交通科技(应用技术版);2008年S1期
8 余江;;浅谈长寿命沥青路面[J];山西建筑;2008年35期
9 王莉华;藏芝树;;浅析长寿命沥青路面的发展现状及设计理念[J];山西建筑;2009年20期
10 李峰,孙立军,胡晓;长寿命沥青路面设计方法与实践综述[J];公路;2005年07期
11 陈凯;安骞;于之华;冯伟;;基于半刚性基层的长寿命沥青混凝土路面有限元分析[J];山东交通学院学报;2007年04期
12 王方杰;闫大江;;半刚性基层沥青路面应用探讨[J];公路交通技术;2008年03期
13 邵启征;;长寿命路面的结构设计要领[J];黑龙江交通科技;2009年04期
14 黄维蓉;刘志前;张文武;;国内外长寿命沥青路面的分析与比较[J];路基工程;2010年01期
15 姜娟;赵华;;重载交通长寿命沥青路面层间处治技术研究[J];西部探矿工程;2011年04期
16 孙红燕;郑传超;高世君;高景伟;;长寿命沥青路面剪应力分析[J];公路交通科技;2010年09期
17 张郃生;郭建英;韩焕宝;王福建;;重载交通超长寿命沥青路面技术研究概述[J];河北交通科技;2006年03期
18 国莉,苑红凯,史超;半刚性基层沥青路面与长寿命沥青路面比较分析[J];交通标准化;2005年10期
19 赵殿鹏;王大明;邱安邦;;长寿命沥青路面的分析与探讨[J];辽宁省交通高等专科学校学报;2006年02期
20 武建民;戴经梁;;从西三试验路看我国长寿命半刚性基层沥青路面[J];交通标准化;2007年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 史泽恒;陕蒙长寿命路面结构及试验段检测与分析研究[D];长安大学;2008年
2 孙红燕;长寿命沥青路面结构计算及分析[D];长安大学;2007年
3 殷伟;季冻区长寿命沥青路面合理结构研究[D];长安大学;2009年
4 蒋亮;长寿命沥青路面基层适应性以及设计与施工控制一体化研究[D];长安大学;2007年
5 谭炯;重载交通长寿命沥青路面结构及材料设计研究[D];长沙理工大学;2008年
6 王德蜜;长寿命沥青路面设计方法研究[D];长安大学;2008年
7 李耀龙;季冻区重交通沥青路面设计研究[D];长安大学;2009年
8 张金荣;长寿命沥青路面层间处治技术研究[D];长安大学;2008年
9 张云龙;长寿命沥青路面合理结构研究[D];长安大学;2008年
10 李周强;长寿命沥青路面结构设计与研究[D];中南大学;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978