沥青路面冷再生及其路面结构力学分析研究

论文摘要

我国每年有大量的旧沥青路面需要大修改建,传统施工方法是将旧路面挖除重新修建路面,这将会产生大量的废弃料,不仅占用大量的土地、造成周边环境的污染,也是一种极大的资源浪费。采用冷再生技术,使旧沥青路面的材料得到重新利用,是一项符合可持续发展规律的有效措施。本文在国内外已有研究成果的基础上,归纳了沥青老化和再生原理,分析了水泥、二灰、沥青(乳化沥青和泡沫沥青)为添加剂的冷再生混合料性能,对乳化沥青和泡沫沥青性能进行了比较,总结了不同添加剂的施工工艺,同时对不同添加剂的冷再生施工质量控制要点也进行了梳理。本文通过有限元模拟冷再生路面结构,对其进行了力学分析,建立了路面现场冷再生刨铣深度、模量和各结构层位移、剪应力、层底拉应力等力学指标之间的关系,分析了其力学变化规律,确定了冷再生层的最佳刨铣深度、弹性模量,根据不同添加剂的冷再生技术性能,确定了不同添加剂的冷再生适用范围。此外,本文还结合实体工程对旧沥青路面冷再生技术进行了经济技术比较,结果表明,现场冷再生技术满足相应的路用性能要求,是一种非常适宜的道路大修改建方式,尤其适用于县乡道路改建工程。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 问题的提出
• 1.2 冷再生技术简介
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 研究的目的和技术路线
• 1.4.1 研究的目的
• 1.4.2 技术路线
• 1.5 研究的主要内容
• 第二章 冷再生混合料性能研究
• 2.1 沥青老化和再生理论
• 2.1.1 沥青老化原理
• 2.1.2 沥青再生原理
• 2.2 添加剂性能研究
• 2.2.1 添加剂的选择
• 2.2.2 冷再生混合料中水泥的作用
• 2.2.3 二灰碎石冷再生混合料强度理论
• 2.2.4 沥青冷再生混合料分裂机理
• 2.3 影响冷再生混合料效果的因素
• 2.4 本章小结
• 第三章 冷再生混合料实验研究
• 3.1 水泥冷再生混合料实验研究
• 3.1.1 最大干密度和最佳含水量确定
• 3.1.2 水泥冷再生混合料室内试验
• 3.2 二灰冷再生混合料实验研究
• 3.2.1 最佳含水量和最大干密度的确定
• 3.2.2 无侧限抗压强度试验
• 3.2.3 冷再生混合料收缩特性研究
• 3.3 乳化沥青冷再生混合料的实验研究
• 3.3.1 马歇尔稳定度试验
• 3.3.2 劈裂试验
• 3.4 泡沫沥青冷再生混合料的研究
• 3.4.1 材料特性
• 3.4.2 混合料的性能
• 3.5 乳化沥青冷再生和泡沫沥青冷再生性能对比
• 3.6 本章小结
• 第四章 冷再生路面结构力学分析
• 4.1 有限元法相关知识
• 4.1.1 四边形四节点等参单元
• 4.1.2 材料本构模型及强度特性
• 4.1.3 相关的材料本构关系
• 4.1.4 流动法则
• 4.1.5 硬化规律
• 4.2 冷再生路面结构设计
• 4.2.1 设计原理
• 4.2.2 冷再生结构组合设计
• 4.2.3 冷再生路面结构形式
• 4.3 路面结构模型建立
• 4.3.1 基本假设
• 4.3.2 位移边界条件
• 4.3.3 行车荷载的接地模式
• 4.4 基于有限元的路面结构层力学分析
• 4.4.1 路面结构层基本参数
• 4.4.2 有限元模型
• 4.4.3 厚度变化时各结构层力学分析
• 4.4.4 模量变化时各结构层力学分析
• 4.4.5 底基层和冷再生层模量变化时各结构层力学分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 冷再生施工工艺研究
• 5.1 不同添加剂的现场冷再生施工工艺
• 5.1.1 水泥现场冷再生工艺
• 5.1.2 二灰现场冷再生工艺
• 5.1.3 乳化沥青现场冷再生工艺
• 5.1.4 泡沫沥青现场冷再生工艺
• 5.1.5 三种冷再生方案优劣性比较
• 5.2 加水先后次序不同的冷再生工艺比较
• 5.3 现场冷再生施工优点
• 5.4 现场冷再生适用条件
• 5.5 机械选型
• 5.6 本章小结
• 第六章 冷再生实践应用
• 6.1 冷再生实践应用
• 6.1.1 旧路调查
• 6.1.2 试验段简介
• 6.1.3 后期观测
• 6.2 经济效益
• 6.2.1 主要项目工程造价比较
• 6.2.2 工期比较
• 6.2.3 设备投资效益回收期
• 6.3 社会效益
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论
• 7.1 主要结论
• 7.2 需进一步研究内容
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果