论文题目: 柔性基层沥青路面疲劳性能及设计方法研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 道路与铁道工程
作者: 朱洪洲
导师: 黄晓明
关键词: 柔性基层沥青路面,疲劳性能,性能优化,设计参数,设计指标,设计标准
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 近年来,我国高等级公路沥青路面早期破坏比较严重,半刚性基层沥青路面结构缺陷是其原因之一。柔性基层沥青路面由于其良好的使用性能在许多国家得到应用,而在我国应用甚少。疲劳失效问题是柔性基层沥青路面结构设计的核心问题。本文分析了柔性基层沥青路面的疲劳性能特点,并提出了基于疲劳的路面结构设计方法,旨在从结构上探索延长路面使用寿命的途径。首先,分析了沥青混合料疲劳试验过程中的损伤演化规律,提出了更科学的疲劳破坏标准,建立了与荷载作用模式无关的沥青混合料疲劳性能评价方法。其次,分析了沥青混合料不同结构组成对性能的影响,采用BP神经网络和遗传算法相结合的方法,分别以疲劳性能、高温稳定性以及综合性能为目标进行了沥青混合料性能优化设计。接着,采用沥青层层底拉应变作为控制沥青路面疲劳破坏的设计指标。分析了关键影响因素对沥青混合料疲劳性能的影响规律,建立了沥青混合料多参数疲劳模型。然后根据我国部分路面性能调查结果进行了现场修正,得到合理的疲劳设计标准。分析了影响沥青混合料抗压回弹模量的因素,提出了沥青空隙率与抗压模量的关系式,分析了温度对沥青混合料模量的影响。考虑级配碎石的非线性特点,提出了级配碎石基层弹性模量计算公式和诺谟图。提出了基于疲劳等效的轴载换算公式。分析了不同温度下沥青路面疲劳损伤规律,提出采用当量温度方法考虑不同地区的气候差异并提出了疲劳当量温度的计算方法。给出了柔性基层沥青路面结构疲劳设计步骤和示例。最后,通过青海马平试验路,介绍了沥青稳定基层的施工工艺和效果,分析了不同柔性结构的经济性,并利用本文方法对试验路进行了性能预估。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 我国半刚性基层沥青路面的早期破坏
1.1.2 国内外柔性基层沥青路面使用状况调查
1.2 国内外研究现状
1.2.1 沥青混合料疲劳性能的研究
1.2.2 沥青路面设计方法的研究
1.3 本文主要研究内容
第2章 沥青混合料疲劳损伤分析
2.1 疲劳损伤参量
2.2 沥青混合料疲劳演化规律
2.3 疲劳破坏标准
2.4 沥青混合料疲劳损伤方程
2.5 本章小结
第3章 沥青混合料性能优化设计
3.1 沥青混合料组成结构及对性能的影响
3.2 不同类型沥青混合料的性能比较
3.3 沥青混合料性能优化设计
3.3.1 以疲劳性能为目标的优化
3.3.2 以高温稳定性为目标的优化
3.3.3 综合考虑沥青混合料疲劳性能和高温稳定性能的优化
3.4 本章小结
第4章 柔性基层沥青路面疲劳设计指标和标准
4.1 柔性基层沥青路面设计指标
4.1.1 对弯沉指标的分析
4.1.2 拉应力或拉应变
4.2 沥青稳定基层混合料疲劳试验
4.2.1 材料
4.2.2 马歇尔试验参数
4.2.3 试验设备及参数
4.3 沥青混合料疲劳性能关键影响因素及其影响规律
4.3.1 影响因素灰关联分析
4.3.2 关键影响因素相关分析
4.3.3 关键因素影响规律
4.4 沥青稳定基层疲劳设计标准
4.4.1 沥青混合料疲劳模型
4.4.2 现场修正系数
4.4.3 与美国AI设计法的对比
4.5 路面结构参数对疲劳性能的影响
4.5.1 级配碎石层厚度
4.5.2 层间接触条件
4.5.3 路面结构组合
4.6 本章小结
第5章 柔性基层沥青路面设计参数研究
5.1 材料参数
5.1.1 沥青混合料
5.1.2 级配碎石
5.1.3 试验路现场测试与参数反算
5.2 交通参数
5.2.1 基于疲劳等效的轴载换算
5.2.2 轮组系数
5.2.3 轴数系数
5.2.4 累计当量轴次
5.3 环境参数
5.3.1 不同温度下沥青路面疲劳损伤规律
5.3.2 线性累积损伤准则
5.3.3 疲劳当量温度
5.4 设计示例
5.5 本章小结
第6章 沥青稳定基层施工及经济效益分析
6.1 试验路概况
6.2 沥青稳定基层混合料设计
6.3 沥青稳定基层施工工艺
6.3.1 碾压工艺
6.3.2 合理的碾压厚度
6.4 沥青稳定基层路面经济性分析
6.5 试验路性能预估
6.6 本章小结
第7章主要结论
7.1 主要研究结论
7.2 进一步研究的建议
参考文献
致谢
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发布时间: 2007-06-11
参考文献
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