基于耐久性的半刚性基层与垫层研究

论文摘要

半刚性基层沥青路面早期病害使公路建设的可持续发展受到了严重的挑战,在高温多雨地区和重载交通路段,早期病害更为突出。论文从半刚性基层和和垫层结构和材料设计入手,研究半刚性基层沥青路面的早期破坏问题,提高路面结构的耐久性。本文深入分析了路面结构早期破坏的机理,研究了半刚性基层结构设计参数变化对路面结构力学行为的影响,推荐合理的半刚性基层材料模量范围、基层结构厚度和土基模量等。半刚性基层材料的力学性能是决定路面结构耐久性的重要因素,要设计耐久性半刚性基层沥青路面,必须使半刚性基层材料具有优良的抗裂性能、适宜的抗压模量、较高的抗拉强度、良好的渗水性能。本文研究水稳碎石材料的级配设计、混合料设计和各种路用性能,通过级配优选和采用灰色系统理论对混合料进行多指标评价,设计出性能优良的水稳碎石基层材料。高温多雨地区路基路面水损害严重,垫层结构和材料的设计对改善路基状况、提高路面结构整体承载性能有很大作用。本文研究了不同路基和水文条件下的垫层材料的选择、垫层结构厚度的设计方法等。研究了垫层与路基双层体系承受重载施工车辆荷载的能力。介绍了垫层试验段工程的情况和二灰碎石垫层施工工艺。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 在力学和结构方面进行的研究
• 1.2.2 在半刚性材料方面进行的研究
• 1.3 论文研究内容和技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第二章 基于耐久性的半刚性基层结构设计参数研究
• 2.1 半刚性基层沥青路面早期损坏
• 2.2 半刚性基层沥青路面早期损坏机理分析
• 2.2.1 半刚性基层沥青路面结构的破坏机理
• 2.2.2 水泥稳定类材料的性能衰变
• 2.2.3 半刚性基层沥青路面的水损坏
• 2.2.4 提高半刚性路面耐久性的方法
• 2.3 半刚性基层设计参数研究
• 2.3.1 路面结构的拟定
• 2.3.2 半刚性基层沥青路面结构采用的破坏模式
• 2.3.3 半刚性基层设计参数正交计算分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 水泥稳定碎石集料级配优化研究
• 3.1 级配理论及级配设计方法研究
• 3.1.1 级配曲线
• 3.1.2 级配理论
• 3.2 粗集料级配设计
• 3.2.1 逐级填充表面振动压实法
• 3.2.2 设计步骤
• 3.2.3 粗集料级配的设计过程
• 3.3 细集料级配设计
• 3.3.1 K 法简介
• 3.3.2 K 法的应用
• 3.4 集料级配的评价
• 3.4.1 贝雷法对集料级配的评价
• 3.4.2 集料级配骨架性的体积指标判定
• 3.4.3 运用剪切试验评价级配
• 3.5 本章小结
• 第四章 水泥稳定碎石混合料设计和路用性能研究
• 4.1 原材料性质分析
• 4.1.1 水泥
• 4.1.2 集料
• 4.2 混合料组成设计
• 4.2.1 混合料级配选择
• 4.2.3 配合比设计
• 4.3 材料的力学性能
• 4.3.1 无侧限抗压强度
• 4.3.2 间接抗拉强度
• 4.3.3 抗压回弹模量
• 4.4 收缩特性
• 4.4.1 温缩试验
• 4.4.2 干缩试验
• 4.5 半刚性基层材料路用性能的多指标评价
• 4.5.1 灰色系统理论概述
• 4.5.2 灰色关联度计算方法
• 4.5.3 混合料综合路用性能多指标评价方法研究
• 4.5.4 混合料综合路用性能灰色理论评价结果
• 4.6 本章小结
• 第五章 基于耐久性的垫层材料选择和结构设计
• 5.1 公路土基与基层的水损害
• 5.2 垫层材料类型的选择研究
• 5.2.1 垫层材料的类型
• 5.2.2 垫层材料类型的选择
• 5.3 垫层厚度的设计
• 5.3.1 一般路面对垫层结构的要求
• 5.3.2 计算模型
• 5.3.3 设计轴载
• 5.3.4 路基状况良好路段路面结构垫层结构设计计算法
• 5.3.5 路基状况不良路段的垫层结构路表弯沉等效设计法
• 5.3.6 计算结果
• 5.4 本章小结
• 第六章 主要结论与进一步研究建议
• 6.1 主要结论
• 6.2 进一步研究建议
• 参考文献
• 致谢