沥青路面结构与材料设计一体化研究

论文摘要

我国目前存在半刚性基层沥青路面结构设计和材料设计脱节的问题。为解决这一问题，防止路面由此出现早期破损，论文对半刚性基层沥青路面各沥青结构层的层位分工特性、合理层厚和基于层位分工论的沥青混合料设计方法进行了系统的研究。 首先，论文分析了半刚性基层沥青路面疲劳裂缝的形成机理。并采用粘弹性层状体系理论和计算机程序进行力学研究，发现在常温条件下，由荷载引起的半刚性基层沥青路面面层内部常温拉应力沿路面竖向的分布规律为：当所有层间完全连续接触时，面层内部的不出现拉应力；当基层与面层之间部分连续接触或完全光滑接触（其余各层间完全连续接触）时，面层内部的常温拉应力数值从面层顶面向面层底面逐渐增大，并在面层底面取得最大值。由此确定半刚性基层沥青路面的主抗疲劳区位于下面层。 其次，论文分析了半刚性基层沥青路面温缩裂缝的形成机理。并采用希尔斯（Hills）和布来因（Brien）提出的低温温缩应力计算公式进行力学研究，发现半刚性基层沥青路面的面层内部低温温缩应力数值，从面层底面向面层顶面逐渐增大，并在面层顶面取得最大值。由此确定半刚性基层沥青路面主抗低温缩裂区位于上面层。 再者，论文分析了半刚性基层沥青路面车辙的形成机理。并采用粘弹性层状体系理论和计算机程序进行力学研究，发现在高温条件下，由荷载引起的半刚性基层沥青路面面层内部高温剪应力τmax数值，从面层顶面和面层底面同时向路面深度为7cm的面层中部位置逐渐增大，并在该面层中部位置取得最大值。由此确定半刚性基层沥青路面的主抗车辙区位于中面层，而上面层和下面层对抗车辙只起次要作用。论文通过以上粘弹性层状体系应力分析结果，发现对于半刚性基层沥青路面，当面层与基层之间的接触条件由完全连续向部分连续转变，并进而向完全光滑转变时（其余各层之间保持完全连续），沥青面层内部的高温剪应力和常温拉应力逐渐增大，证实了增强面层与基层层间结合能力的重要性。 然后，论文研究了贝雷法级配参数对沥青混合料性能的影响，并根据层位分工论和试验方法，研究了半刚性基层沥青路面各沥青结构层的层位分工特性、合理层厚和合理的贝雷法级配参数。对于沥青上面层，CA比的合理取值为0.4，要求范围为0.4～0.45；FAc比的合理取值为0.5，要求范围为

论文目录

• 第一章 绪论
• §1.1 问题的提出
• §1.2 国内外研究概况
• §1.3 本课题的意义及主要研究内容
• 第二章 粘弹性层状体系理论
• §2.1 粘弹性力学基本概念
• §2.2 粘弹性模型理论
• §2.3 粘弹性层状体系应力分析方法
• §2.4 本章小结
• 第三章 沥青路面抗疲劳开裂层位分工特性研究
• §3.1 沥青路面疲劳裂缝形成机理分析
• §3.2 沥青路面计算图示
• §3.3 常温弯曲疲劳试验及数据处理
• §3.4 沥青路面常温拉应力沿路面竖向分布规律研究
• §3.5 沥青路面主抗疲劳区研究
• §3.6 本章小结
• 第四章 沥青路面抗低温缩裂层位分工特性研究
• §4.1 沥青路面温缩裂缝形成机理分析
• §4.2 沥青路面低温温缩应力沿路面竖向分布规律研究
• §4.3 沥青路面主抗低温缩裂区研究
• §4.4 本章小结
• 第五章 沥青路面抗高温车辙层位分工特性研究
• §5.1 沥青路面高温车辙形成机理分析
• §5.2 高温压缩蠕变试验及数据处理
• §5.3 沥青路面高温剪应力沿路面竖向分布规律研究
• §5.4 沥青路面主抗车辙区研究
• §5.5 本章小结
• 第六章 基于层位分工论的沥青路面材料设计研究
• §6.1 沥青路面层位分工论
• §6.2 贝雷法综述及试验方案
• §6.3 沥青路面各结构层材料的CA比取值研究
• c^?比取值研究'>§6.4 沥青路面各结构层材料的FA_c^?比取值研究
• §6.5 沥青路面各结构层材料的粗集料设计密度取值研究
• §6.6 沥青路面各结构层材料的最佳沥青用量取值研究
• §6.7 本章小结
• 第七章 沥青路面结构与材料设计一体化方法探讨
• §7.1 结构与材料设计一体化方法
• §7.2 课题试验路面研究
• §7.3 本章小结
• 第八章 总结与展望
• §8.1 主要结论
• §8.2 本文的创新点
• §8.3 进一步研究的设想
• 主要参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文及科研成果
• 致谢