半刚性基层沥青路面温缩性能试验及温度应力分析

论文摘要

通过对国内已建高速公路使用状况的调查表明:不论南方还是北方,通车后一年最迟第二年均出现大量横向裂缝。半刚性基层沥青路面开裂已经成为该结构形式的主要病害,而降温则是引起高等级公路沥青路面开裂的基本原因。本文着重研究年气温变化作用下半刚性基层沥青路面的温度应力状况。本文利用自制的路面材料收缩变形测试仪,对国内常用的沥青面层和半刚性基层材料进行了温度收缩性能分析。该仪器经过大量测试,可以精确的测量材料的收缩变形。本文针对不同配合比的基层材料进行温缩试验,得到了这些材料收缩系数随温度变化规律。本文通过全国主要地区气候和路面典型结构的调查,利用路面结构温度预估模型,建立年气温变化作用下的路面结构温度场模型,并利用工程分析软件ANSYS对路面结构温度场进行了数值模拟。根据建立的温度场,利用ANSYS分析不同地区典型路面结构温度应力受面层和基层温度收缩系数变化的影响,提出不同地区沥青面层抗裂的温度收缩系数的控制指标。本文还分析了路面材料模量和结构厚度对温度应力的影响,这些结论为半刚性基层沥青路面抗裂设计提供一定的指导。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 目前存在的问题及主要研究内容
• 第二章 试验方案及试验方法
• 2.1 试验方案
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 半刚性基层原材料性质分析
• 2.2.2 混合料力学性质试验
• 2.2.3 收缩变形测试仪器的工作原理
• 2.2.4 基层材料收缩性能试验
• 第三章 半刚性基层材料强度试验
• 3.1 半刚性基层原材料的技术指标
• 3.2 无机结合料稳定碎石组成
• 3.3 基层材料击实试验
• 3.4 半刚性基层材料强度试验
• 第四章 路面材料温度收缩试验分析
• 4.1 温度收缩机理
• 4.1.1 固相胀缩
• 4.1.2 液相胀缩
• 4.2 温度收缩试验结果及分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 沥青路面温度场分析
• 5.1 气候调查
• 5.2 沥青路面的热传导
• 5.3 土基地温估计
• 5.4 路面材料的热分析参数
• 5.5 温度场的模型
• 5.6 本章小结
• 第六章 半刚性基层沥青路面温度应力分析
• 6.1 路面结构温度应力分析的基本假设
• 6.2 有限元模型参数的确定
• 6.3 温缩系数对温度应力的影响
• 6.4 结构层厚度对温度应力的影响
• 6.5 材料模量对温度应力的影响
• 6.6 本章小结
• 主要结论和进一步建议
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢