沥青路面功能分区理论和方法研究

论文摘要

重载交通条件下我国高等级沥青路面早期损坏现象严重,而国外却出现了使用寿命超过40年的长寿命沥青路面。长寿命沥青路面亮点之一是根据路面各结构层受力情况,确定各结构层功能,以此选择各结构层材料,也就是对路面结构按其功能进行设计。鉴于我国沥青路面使用现状,本文研究沥青路面功能分区理论和方法,为路面结构设计、路面材料选择提供指导,对延长我国沥青路面使用寿命具有重要意义。从力学角度,沥青路面损坏模式主要分为Top-down裂缝、疲劳裂缝和车辙三大类。基于这三类损坏模式,本文首先探讨路面力学响应特性：借助ANSYS有限元软件,建立全厚式路面、柔性路面和组合式路面三维有限元模型,分别计算并分析路面结构沿行车道方向水平应变、第一主应变和剪应力沿路深变化规律,得出沥青层厚度H1和弹性模量E1对上述路面力学响应的影响,从而提出措施减少路面损坏。在研究路面力学响应的基础上,结合路面实际使用经验,将路面沥青层划分为五个功能区：Ⅰ区—路表保护区,Ⅱ区—失稳型车辙敏感区,Ⅲ区—Top-down裂缝敏感区,Ⅳ区—疲劳裂缝敏感区,Ⅴ区—功能敏感区。对沥青路面结构设计和材料选择提供一定指导。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 长寿命沥青路面研究现状
• 1.2.1 长寿命路面的历史背景
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 国外研究现状
• 1.3 沥青路面功能分区研究现状
• 1.3.1 沥青路面典型功能分区
• 1.3.2 特殊功能层
• 1.3.3 沥青路面结构组合原则
• 1.4 本文拟研究的沥青路面类型
• 1.5 主要研究内容及技术路线
• 第二章 基础理论与技术途径
• 2.1 基础理论
• 2.1.1 长寿命沥青路面设计方法和设计指标
• 2.1.2 长寿命沥青路面损坏模式
• 2.2 技术途径
• 2.2.1 有限元方法基本原理
• 2.2.2 有限元软件ANSYS简介
• 2.3 沥青路面结构有限元模型
• 2.3.1 路面结构和有限元模型
• 2.3.2 材料参数模型
• 2.3.3 车轮荷载模型
• 第三章 基于TOP-DOWN裂缝的路面力学响应特性分析
• 3.1 全厚式路面结构
• 3.1.1 确定水平应变提取方向和提取点位
• 3.1.2 路表易产生Top-down裂缝区域
• 3.1.3 接近路表易产生Top-down裂缝区域
• 3.2 柔性路面结构
• 3.3 组合式路面结构
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于疲劳裂缝的路面力学响应特性分析
• 4.1 全厚式路面结构
• 4.1.1 最大拉应变提取点位
• 4.1.2 接近结构层1底易产生疲劳裂缝的区域
• 4.2 柔性路面结构
• 4.3 组合式路面结构
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于车辙的路面力学响应特性分析
• 5.1 全厚式路面结构
• 5.2 柔性路面结构
• 5.3 组合式路面结构
• 5.4 本章小结
• 第六章 沥青路面功能分区理论和方法
• 6.1 沥青路面功能分区原则
• 6.2 沥青路面各功能区要求
• 6.2.1 沥青路面Ⅰ区—路表保护区
• 6.2.2 沥青路面Ⅱ区—失稳型车辙敏感区
• 6.2.3 沥青路面Ⅲ区—Top-down裂缝敏感区
• 6.2.4 沥青路面Ⅳ区—疲劳裂缝敏感区
• 6.2.5 沥青路面Ⅴ区—功能敏感区
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论和展望
• 7.1 主要研究成果
• 7.2 主要创新点
• 7.3 研究展望
• 参考文献
• 致谢