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沥青路面水损害行为及机理研究

兰宏  
【摘要】:高速公路沥青路面水损害问题已非常普遍,无论是南方多雨地区还是北方少雨地区,水损害诱发路面过早的出现松散、坑洞、唧浆、网裂、辙槽等破坏屡见不鲜,严重降低了路面的服务水平和使用寿命,给国民经济带来了巨大损失。因此,针对我国常见的水损害特点,开展沥青路面水损害行为及机理研究,探索水对沥青混合料粘附性的影响、动水对沥青混合料的破坏行为、水损害对路面结构力学性能的影响等将具有重要的理论及现实意义。 论文自行设计了沥青膜试验方法,测试了不同水温下沥青膜的渗透时间,建立了沥青膜厚度、水温与渗透时间之间的关系,得到了不同温度的水在基质沥青、改性沥青及老化后沥青中的渗透速度;采用多孔介质理论,借助流体动力学软件FLUENT,模拟分析了车轮产生高压水作用于不同孔隙的沥青路面后,路面内部水压、水流速度及流向分布规律;在常规静水试验的基础上,通过课题组研发的沥青混合料动水冲刷仪和动水渗透仪,对沥青混合料进行了破坏和动态渗水试验,研究了静水和动水对沥青混合料的破坏情况。借鉴AI法和SHELL法的长寿命路面设计理念,采用有限元分析软件ANSYS模拟经过不同程度水损害后的路面结构力学响应,针对不同力学指标,对水损害程度进行了研究,分析了路面经过不同程度的水损害后,其内部的应力、应变、位移变化规律,将水损害深度与车辆荷载进行等效分析。最后,依托青兰高速河北段铺筑了试验路,验证了室内研究成果。


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