沥青混合料按功能设计指标研究

论文摘要

半刚性基层沥青路面是我国高等级路面结构的主要形式。但是半刚性基层沥青路面的早期病害问题十分严重,已建高速公路中沥青路面发生早期破坏的情况屡见不鲜,甚至有一些高速公路通车一两年便出现了病害。有时候即使按照规范和标准要求设计出来的路面也不能达到理想的效果,因为现有设计方法并未针对各层不同路面性能要求和结构要求进行设计,因此,本文将研究半刚性基层沥青混合料按功能设计指标。本文首先进行了半刚性基层沥青路面早期病害的成因分析,通过ABAQUS有限元软件模拟,分析沥青路面中的三向受力状况,并和路面该层位的病害结合起来,确定了不同深度的路面主要受力状态,据此提出半刚性基层沥青路面的功能性要求,并初步拟定功能路面结构组合。其次,根据以上得到的功能要求,并兼顾一般指标要求,对超薄磨耗层、高模量混合料层、应力吸收层进行了设计指标的研究。主要对超薄磨耗层的表面性能、抗水损害性能和低温性能进行了研究;对高模量沥青混合料的高温性能、低温性能和疲劳性能进行了研究,其中通过三个高温性能试验(车辙试验、动态模量试验、重复加载永久变形试验)多方面地评价其高温稳定性;对应力吸收层的抵抗变形能力和疲劳性能进行了研究。基于以上研究,初步提出沥青混合料按功能设计指标及控制标准。最后将按功能设计成果铺设成试验路,并进行试验路调查和光纤光栅传感器数据采集分析,进一步验证按功能设计方法的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.1.1 沥青路面早期病害严重
• 1.1.2 设计指标体系不完善
• 1.2 研究的目的和意义
• 1.3 国内外研究现状综述
• 1.3.1 设计指标研究
• 1.3.2 半刚性基层沥青路面力学行为研究
• 1.4 主要研究内容及技术路线
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 技术路线
• 第2章 沥青面层使用性能分析
• 2.1 沥青路面早期病害成因分析
• 2.1.1 车辙
• 2.1.2 裂缝
• 2.1.3 水损害
• 2.1.4 沥青路面各结构层病害汇总
• 2.2 沥青路面各结构层受力特点分析
• 2.2.1 ABAQUS 简介
• 2.2.2 有限元计算及结果分析
• 2.3 半刚性基层沥青路面功能结构组合
• 2.4 本章小结
• 第3章 原材料性质及试验方法
• 3.1 试验原材料
• 3.1.1 石料性质
• 3.1.2 填料性质
• 3.1.3 沥青性质
• 3.1.4 添加剂性质
• 3.2 试验方法
• 3.2.1 成型方法
• 3.2.2 约束试件温度应力试验
• 3.2.3 动水冲刷试验
• 3.2.4 疲劳试验
• 3.3 本章小结
• 第4章 沥青混合料按功能设计指标研究
• 4.1 超薄磨耗层设计指标研究
• 4.1.1 级配设计
• 4.1.2 超薄磨耗层低温性能研究
• 4.1.3 超薄磨耗层表面性能研究
• 4.1.4 超薄磨耗层抗水损害性能研究
• 4.2 高模量沥青混合料设计指标研究
• 4.2.1 级配设计
• 4.2.2 高模量沥青混合料高温性能研究
• 4.2.3 高模量沥青混合料低温性能研究
• 4.2.4 高模量沥青混合料抗水损害性能研究
• 4.2.5 高模量沥青混合料疲劳性能研究
• 4.3 应力吸收层设计指标研究
• 4.3.1 级配设计
• 4.3.2 应力吸收层抗水损害性能研究
• 4.3.3 应力吸收层抗弯拉性能研究
• 4.3.4 应力吸收层疲劳性能研究
• 4.4 沥青混合料按功能设计指标及控制标准
• 4.4.1 上面层按功能设计指标
• 4.4.2 中面层按功能设计指标
• 4.4.3 下面层按功能设计指标
• 4.4.4 沥青混合料按功能设计控制标准
• 4.5 本章小结
• 第5章 试验路铺筑及监测
• 5.1 依托工程简介
• 5.2 试验路铺筑
• 5.2.1 试验路沥青混合料级配
• 5.2.2 试验路施工组织要求
• 5.2.3 传感器埋设情况
• 5.3 试验路调查
• 5.3.1 试验路使用情况调查
• 5.3.2 试验路传感器数据采集与分析
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文及其他成果
• 致谢