密级配沥青混合料路面车辙侧向隆起研究

论文摘要

车辙是高等级沥青路面的主要病害之一,其主要是由于沥青混合料的剪切流动造成的,沥青混合料的剪切流动引起轮迹位置凹陷、轮迹带两侧隆起,本文通过室内车辙试验和大型环道试验的横断面扫描,结合有限元分析,对车辙侧向隆起进行了深入研究。为了获得较明显的侧向隆起变形,分析侧向隆起变形随温度、荷载、加载次数的变化规律,分别对不同轮压、不同温度、不同轮辗次数时车辙试件中心线的横断面轮廓线进行了扫描,同时对轮辗后的车辙试件进行了切割,以研究轮辗后试件内各组成材料的流动规律。研究结果表明:70℃时隆起面积随轮辗次数增加的速度均显著大于60℃时的,0.7MPa时为3.56倍,0.9MPa时为3.09倍,1.1MPa时为3.29倍;以面积比定义的隆起系数比以高度比定义的更适合表征隆起变形在总变形中占的比例;温度越高、荷载越大,车辙隆起系数越大。轮辗试验后,轮迹带位置迁出的沥青混合料中细集料偏多,粗集料主要沿竖直方向运动。室内大型环道试验是介于室内试验与现场实体工程之间的足尺试验,其试验结果对实际工程具有更强的指导意义,因此,在室内车辙试验的基础上,本文通过室内环道试验,对沥青路面隆起变形规律、隆起部位和凹陷部位材料的迁移规律进行了较深入的研究。随着荷载的增加,隆起变形面积和凹陷变形面积均呈递增趋势,由面积比确定的隆起系数更具有实际意义。采用有限元软件ANSYS对室内车辙板以及环道试验道路结构进行了有限元分析,结果表明:随着荷载的增大,车辙试件中最大剪应力也趋于增大,最大剪应力均出现在1.5cm左右。环道试验路剪应力分布,最大剪应力产生在7cm的位置,位于沥青中面层的中间,不同沥青路面结构对沥青层最大剪应力的分布状况影响不大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出和研究意义
• 1.2 国内外沥青混合料路面车辙隆起的研究现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.2.3 国内外研究评述
• 1.3 研究的主要内容和技术路线
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第二章 车辙侧向隆起及其影响因素分析
• 2.1 车辙定义、类型及发展阶段
• 2.1.1 车辙定义
• 2.1.2 车辙类型
• 2.1.3 车辙发展阶段
• 2.2 车辙侧向隆起的粘弹性分析
• 2.3 影响车辙侧向隆起的因素
• 2.4 小结
• 第三章 室内车辙试验侧向隆起研究
• 3.1 沥青混合料配合比设计
• 3.1.1 集料
• 3.1.2 沥青
• 3.1.3 集料级配设计
• 3.2 室内车辙侧向隆起变形研究
• 3.2.1 车辙试件成型
• 3.2.2 试验方案
• 3.2.3 隆起曲线随荷载作用次数增加的变化规律
• 3.2.4 隆起面积与凹陷面积随荷载作用次数增加的变化规律
• 3.2.5 隆起系数随荷载作用次数增加的变化规律
• 3.2.6 不同荷载对隆起面积与隆起系数的影响
• 3.2.7 不同温度对隆起面积与隆起系数的影响
• 3.3 隆起位置与凹陷位置毛体积密度变化规律
• 3.4 小结
• 第四章 环道试验路隆起变形分析
• 4.1 沥青路面足尺环道车辙侧向隆起试验研究
• 4.1.1 环道试验路面结构方案
• 4.1.2 环道试验路侧向隆起变形研究
• 4.2 环道试验路横断面分析
• 4.2.1 车辙横断面数据采集
• 4.2.2 横断面随荷载作用次数增加的变化规律
• 4.2.3 隆起面积与凹陷面积随荷载作用次数增加的变化规律
• 4.2.4 隆起系数随荷载作用次数增加的变化规律
• 4.3 环道试验段钻取芯样分析
• 4.3.1 芯样厚度变化规律
• 4.3.2 毛体积密度变化规律
• 4.3.3 油石比变化规律
• 4.3.4 级配变化规律
• 4.4 小结
• 第五章 有限元分析
• 5.1 车辙试件有限元分析
• 5.2 环道试验路有限元结构分析
• 5.2.1 计算参数
• 5.2.2 最大剪应力分析
• 5.3 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果