永久性沥青路面疲劳性能的研究

论文摘要

永久性沥青路面是指只需定期更换路面表层(能将病害限制在表层) ,在使用年限内不需进行结构性修复或重建,且使用寿命大于40年的沥青路面。它可以看作是全厚式沥青混凝土路面和高强度厚沥青路面的发展。早在20世纪60年代,就开始修建全厚式沥青混凝土路面和高强度厚沥青路面。设计和施工质量较好的部分路面已成功地为重交通提供长期的服务。传统的柔性路面损坏最主要是疲劳开裂和永久变形这两种结构性损坏,其中疲劳开裂是指在荷载重复作用下沥青面层底面弯拉疲劳引起的开裂,并向上扩展直至贯穿整个沥青面层;永久变形是指在荷载重复作用下路面结构产生的不可恢复的变形量的积累。Shell设计方法和AI设计方法均将沥青混合料疲劳作为沥青路面设计中的一个关键破坏标准。许多学者对此进行了大量研究,传统的方法是使用沥青层底的拉应变来推测沥青层的疲劳寿命,但由于沥青混合料疲劳破坏机理极为复杂,影响疲劳寿命的因素众多,而且各因素之间往往又是相互作用,因此,很难用简单的理论知识预估沥青混合料的疲劳寿命,一般需要进行试验。比较常用的方法是在室内通过小梁试验获得沥青混合料的疲劳寿命方程,再结合现场试验路或者加速加载试验进行修正,得到沥青路面疲劳寿命方程。本论文首先了解材料的疲劳及疲劳极限原理,在此基础上引入沥青混合料的疲劳极限试验,依据AASHTO T321的控制应变的三分点疲劳试验方法,采用沥青KLMY90#的两种沥青用量:最佳沥青用量和富沥青用量,以及SBS改性沥青,通过对比,得出它们抗疲劳性能的差异,研究不同混合料参数和疲劳作用次数之间的关系,并通过循环加载试验分析超载对沥青混合料疲劳极限特性的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文主要研究内容及技术路线
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第二章 现有沥青路面疲劳性能分析
• 2.1 沥青路面疲劳破坏类型
• 2.2 路面疲劳破坏成因及影响因素
• 2.2.1 荷载条件
• 2.2.2 材料性质
• 2.2.3 环境条件
• 2.3 永久性路面的主要损坏形式及原因分析
• 2.4 路面疲劳破坏机理分析
• 2.5 小结
• 第三章 用于永久性路面沥青混合料疲劳性能的试验研究
• 3.1 沥青混合料疲劳试验（重复弯曲）方案设计
• 3.1.1 试验控制应变水平
• 3.1.2 试验温度
• 3.1.3 破坏标准
• 3.1.4 试验记录参数
• 3.1.5 试验设备
• 3.1.6 取样和试样制备
• 3.1.7 试验步骤
• 3.1.8 试验方案设计
• 3.2 小梁疲劳试验数据分析
• 3.2.1 疲劳试验原始数据
• 3.2.2 疲劳指标理论公式
• 3.2.3 同种材料在不同应变水平下的力学指标对比分析
• 3.2.4 不同结合料在相同应变水平下的力学指标对比分析
• 3.2.5 疲劳循环加载数据分析
• 3.3 小结
• 第四章 用于永久性路面沥青混合料弯拉试验研究
• 4.1 弯拉试验设计
• 4.1.1 弯拉试验目的
• 4.1.2 仪具与材料
• 4.1.3 方法与步骤
• 4.2 永久性路面弯拉试验指标计算
• 4.2.1 最大荷载及跨中挠度
• 4.2.2 抗弯拉强度、最大弯拉应变及弯曲劲度模量
• 4.2.3 任一加载时刻的应力、劲度模量
• 4.2.4 试验原始数据
• 4.3 不同沥青混合料弯拉试验模型构建
• 4.3.1 不同沥青材料（含量）下位移—时间（Actuator displ. –Time）关系
• 4.3.2 不同沥青材料（含量）下轴力——时间（Axial force –Time）关系
• 4.4 疲劳加载试验前后小梁弯拉性能对比分析
• 4.5 小结
• 第五章 永久性路面试验路研究
• 5.1 试验路工程概况
• 5.2 试验路工程数据分析
• 5.2.1 原材料技术指标及性质
• 5.2.2 配合比设计
• 5.2.3 现场混合料组成分析
• 5.2.4 试验路铺筑
• 5.3 掺加不同改性剂对混合料疲劳性能的影响
• 5.4 小结
• 第六章 主要结论和建议
• 6.1 主要结论与建议
• 6.1.1 主要结论
• 6.1.2 进一步研究建议
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢