G324厦门段白加黑面层材料性能试验与方案设计研究

论文摘要

交通运输迅猛发展推动了公路基础建设的大发展。大交通量、重载、超载及多元化的运载工具使得很多路面超负荷运营,早期修筑的公路大多已经达到或临近设计使用年限,路面病害严重,种类较多,维修困难,养护成本增加,严重制约了行车速度,影响行车安全和通行能力。我国早期修筑的公路多以水泥砼路面为主,经过多年的运营,很多路面出现了不同程度的结构性破坏和功能性损坏,亟需进行路面大中修。旧水泥砼板加铺沥青砼面层——“白加黑”路面成为旧路改造工程的主要措施。“白加黑”路面改造工程在国内外还处于经验探索和试验路阶段,很多实验方法、设计理论和实用技术问题解决尚不完善。加铺层方案的选择多结合当地具体情况,提出适合改造工程地区地理环境、气候条件、交通状况的加铺层设计方案和路面结构型式。“白加黑”路面“反射裂缝”问题的存在,一直以来成为困扰改造工程维修养护、施工设计的一个科学难题。沥青路面设计规范虽然对沥青加铺层设计做了有关的要求,但不尽完善,很多“白加黑”路面“反射裂缝”控制效果仍然不够理想。本论文依托G324厦门段交通、气候等特点,针对“白加黑”路面改造工程,分析沥青加铺层表面层、中（下）面层沥青混合料高温性能和水稳性能的基础上,通过表面层沥青混合料性能试验、中（下）面层沥青混合料性能试验,揭示了ARAC-13、SMA-13、AC-20、ATB-25沥青混合料设计配合比下的力学性能,提出了针对性的“白加黑”路面结构设计方案;利用Phase2D有限元技术,对“白加黑”路面在中轻交通、重交通、特重交通荷载工况作用下的力学特性进行了计算分析,推荐了“白加黑”路面结构设计方案,验算了路表总弯沉和层底弯拉应力的分布规律和特点,其结果满足设计施工规范要求。本论文结合了改造工程实际,提出了适合厦门地区“白加黑”路面改造工程的路面结构设计方案,以及相应的旧路处治措施、反射裂缝控制技术、路基路面排水设计方案,研究成果可以为类似工程借鉴。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 研究的目的、意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 水泥砼路面使用状况
• 1.3.2 旧水泥砼路面主要病害类型
• 1.3.3 旧水泥砼路面加铺沥青路面主要病害类型
• 1.3.4 “白加黑”路面病害处治方法
• 1.3.5 “白加黑”路面反射裂缝控制技术
• 1.3.6 “白加黑”路面加铺层混合料试验方法与特性
• 1.3.7 “白加黑”路面主要结构形式
• 1.4 依托工程概况
• 1.4.1 旧水泥砼路面病害调查与评价
• 1.4.2 旧水泥砼路面“白加黑”改造技术
• 1.4.2.1 总原则及目标
• 1.4.2.2 旧水泥砼路面“白加黑”改造技术方案
• 1.5 本论文研究思路启示
• 1.6 本论文主要研究内容与技术路线
• 1.6.1 主要研究内容
• 1.6.2 研究技术路线
• 第二章 “白加黑”路面表面层沥青混合料性能试验
• 2.1 “白加黑”路面表面层结构类型
• 2.1.1 “白加黑”路面结构设计原则
• 2.1.2 旧水泥砼路面结构型式及交通量调查
• 2.1.3 “白加黑”路面表面层结构类型
• 2.2 “白加黑”路面表面层原材料性能试验
• 2.2.1 沥青结合料
• 2.2.2 矿料
• 2.3 沥青混合料级配
• 2.4 沥青混合料配合比设计
• 2.4.1 ARAC-13 配合比设计
• 2.4.2 SMA-13 配合比设计
• 2.5 沥青混合料试验结果分析
• 2.5.1 沥青混合料性能试验
• 2.5.2 沥青混合料性能试验结果分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 “白加黑”路面中（下）面层沥青混合料性能试验
• 3.1 “白加黑”沥青路面中（下）面层结构类型
• 3.1.1 “白加黑”沥青路面中（下）面层结构类型
• 3.1.2 中面层材料的选择
• 3.1.3 下面层材料的选择
• 3.2 “白加黑”路面中（下）层原材料性能试验
• 3.2.1 沥青结合料
• 3.2.2 矿料
• 3.3 沥青混合料级配
• 3.4 沥青混合料配合比设计
• 3.4.1 AC-20 配合比设计
• 3.4.2 ATB-25 配合比设计
• 3.5 沥青混合料试验结果分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 “白加黑”路面结构设计方案
• 4.1 “白加黑”路面结构施工图设计
• 4.1.1 “白加黑”路面结构设计方法
• 4.1.2 “白加黑”路面结构施工图设计
• 4.2 “白加黑”路面结构设计方案
• 4.2.1 抗车辙剂
• 4.2.2 橡胶沥青应力吸收层
• 4.2.3 乳化沥青粘层
• 4.3 “白加黑”路面抗反射裂缝技术
• 4.3.1 抗反射裂缝技术方法
• 4.3.2 反射裂缝防治技术
• 4.4 路基路面综合排水方案
• 4.4.1 路基路面排水改造方案
• 4.4.2 路面结构防排水措施
• 4.5 本章小结
• 第五章 “白加黑”路面结构力学特性数值模拟与研究
• 5.1 有限元数值分析方法
• 5.2 “白加黑”路面材料物理力学参数
• 5.3 路面结构工况分析
• 5.4 路面结构控制指标验算
• 5.5 路面结构数值模拟结果与分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 主要研究成果
• 6.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A
• 文献综述
• 参考文献
• 详细摘要