基于动态模量的沥青路面结构的力学响应分析

论文摘要

目前我国已建山区高速公路的沥青路面特别是长陡坡路段不同程度地出现了路面剪切原因产生的滑移、车辙等病害,重载、超载车辆的作用下加快了这些病害的出现。因此,为了应对长陡坡路段对沥青路面造成的不利影响,减少剪切破坏,提高沥青路面结构的质量,深入的开展沥青路面结构的力学响应分析就显得十分必要。本文先从沥青、级配、沥青混合料的路用性能和沥青混合料动态模量方面进行了研究。一方面,以玄武岩、石灰岩为骨料,50#沥青、70#沥青和改性沥青为结合料,根据规范设计级配理论,利用马歇尔试验方法研究沥青混合料的各项路用性能;另一方面,介绍沥青混合料动态模量和计算取值方法。其次,运用有限元软件ABAQUS分析典型半刚性基层沥青路面结构的力学响应,路面材料在不同荷载作用下、不同车速、不同纵坡条件的沥青路面剪应变变化规律。结果表明,在高温条件下,就典型的半刚性沥青路面,沥青面层的表面层、中面层和下面层均会产生剪切破坏,特别是中面层剪应变较为突出,因此增加中面层结构的抗车辙性能对于提高沥青路面的抗高温车辙非常重要。在超载、慢速条件下与水平应力的叠加造成的面层顶部的整体剪应变快速增加,这会增加路表的推挤、拥包破坏和层间的滑移破坏。最后,通过比较分析几种不同沥青路面结构的力学响应分析和提出沥青路面抗车辙技术措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出及研究的意义
• 1.2 目前国内外研究现状、水平和发展趋势
• 1.3 本论文主要研究内容及技术路线
• 第二章 原材料试验和沥青混合料配合比设计
• 2.1 原材料组成及材料技术要求
• 2.1.1 集料试验
• 2.1.2 填料试验
• 2.1.3 沥青试验
• 2.2 沥青混合料配合比设计
• 2.2.1 级配设计
• 2.2.2 沥青混合料沥青用量的确定
• 2.2.3 AC-13C（改性沥青）油石比的确定
• 2.2.4 AC-20C（70#沥青）油石比的确定
• 2.2.5 AC-20C（改性沥青）油石比的确定
• 2.2.6 AC-25（70#沥青）油石比的确定
• 2.2.7 ATB-25（50#沥青）油石比的确定
• 2.3 本章小结
• 第三章 沥青混合料动态模量
• 3.1 概述
• 3.1.1 沥青混合料设计模量的类型
• 3.1.2 影响沥青混合料模量的因素
• 3.2 预估的沥青混合料设计动态模量取值方法
• 3.3 本章小结
• 第四章 沥青路面结构的力学响应分析
• 4.1 有限元模型
• 4.1.1 材料参数
• 4.1.2 标准轴载
• 4.1.3 有限元软件ABAQUS 简介
• 4.1.4 有限元模型的建立
• 4.2 温度
• 4.2.1 沥青混合料动态模量计算
• 4.2.2 标准条件下结构剪应变计算
• 4.3 荷载
• 4.3.1 高温条件下超载的结构剪应变分析
• 4.4 路面纵坡
• 4.4.1 长大坡路段车载行车速度和水平力变化特点
• 4.4.2 行车速度对沥青、沥青混合料的影响
• 4.4.3 重载、慢速条件下的沥青路面结构剪应变计算
• 4.4.4 超载、慢速、纵坡条件下沥青路面结构剪应变计算
• 4.5 本章小结
• 第五章 不同沥青路面结构的力学响应分析和措施
• 5.1 不同沥青路面结构的力学响应分析
• 5.1.1 改变胶结料性能对沥青路面应变影响
• 5.1.2 超载、慢速、纵坡条件下沥青路面的剪应变计算
• 5.2 沥青路面抗车辙技术措施
• 5.2.1 提高沥青胶结料的性能
• 5.2.2 适当提高设计空隙率、合理减少沥青用量
• 5.2.3 提高层间联结性能
• 5.2.4 填料（矿粉）对路面高温稳定性的影响
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 创新点
• 6.3 需要进一步解决的问题
• 参考文献
• 致谢
• 附录Ａ 攻读学位期间发表论文目录及参加的科研项目
• 综述
• 参考文献
• 详细摘要