柔性基层沥青路面疲劳寿命分析

论文摘要

传统的半刚性基层沥青路面,由于基层刚度大、透水性较差,面层反射裂缝多,路面易过早发生疲劳开裂现象。由此,在考虑用级配碎石铺筑路面基层,可以从一定程度上减轻以上病害,深入分析柔性基层沥青路面的疲劳特性有着积极意义。本文通过调查分析,室内试验与理论分析,在考虑柔性基层非线性承载力的基础上,系统地研究分析了柔性基层沥青路面的疲劳特性。提出了适合河南地区的柔性基层沥青路面疲劳特性的非线性分析方法,对柔性基层沥青路面的机构分析有重要的理论价值。本文依托河南省科技项目《河南柔性基层沥青路面非线性结构设计研究》,在对国内外柔性基层沥青路面的路面结构和设计方法进行分析的基础上,对级配碎石柔性基层的非线性承载力特性进行了分析,在基层非线性承载力条件下的沥青结构内应力、应变进行了深入计算分析,并深入分析了柔性基层沥青路面的疲劳寿命。得出在路面结构有限元分析中用迭代计算法确定柔性级配碎石基层内各点回弹模量的方法,能更准确的描述级配碎砾石基层非线性承载力的特性。同时,考虑温度影响,根据疲劳损伤累积理论,分析计算了柔性基层沥青路面的疲劳寿命。计算结果表明,柔性级配碎石基层由于其非线性承载力特性,其疲劳寿命比其基层线性承载力特性时的疲劳寿命长约25%。论文成果对柔性基层沥青路面结构分析的应用提供了重要的科学依据,并对路面结构设计、分析具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出及研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 柔性基层承载力研究
• 1.2.2 沥青路面疲劳性能研究
• 第二章 研究方案
• 2.1 研究内容及技术关键
• 2.1.1 研究内容
• 2.1.2 技术关键
• 2.2 技术路线和研究方案
• 2.2.1 技术路线
• 2.2.2 研究方案
• 2.2.3 试验方法
• 第三章 原材料技术性质及沥青混合料配合比设计
• 3.1 基层材料的组成及性质
• 3.1.1 级配碎石基层材料
• 3.1.2 级配碎石材料物理化学特性
• 3.2 路面面层材料性质
• 3.2.1 沥青
• 3.2.2 矿料技术性质
• 3.3 沥青混合料配合比设计
• 3.3.1 配合比设计
• 第四章 级配碎石基层非线性承载力分析
• 4.1 级配碎石材料击实试验
• 4.1.1 级配碎石级配组成
• 4.1.2 级配碎石最佳含水量、最大干密度试验
• 4.2 回弹模量试验
• 4.3 级配碎石材料非线性承载力模型
• 4.3.1 级配碎石基层材料非线性承载力模型
• 4.3.2 级配碎石基层非线性模量模型参数计算
• 4.3.3 模型参数
• 第五章 路面疲劳理论
• 5.1 经典疲劳模型
• 5.1.1 现象学模型
• 5.1.2 耗散能疲劳模型
• 5.1.3 断裂力学疲劳模型
• 5.2 疲劳模型的选定原则
• 第六章 沥青混合料疲劳性能分析
• 6.1 沥青混合料疲劳试验结果
• 6.1.1 劈裂强度试验结果
• 6.1.2 劈裂疲劳试验结果
• 6.2 沥青混合料疲劳特性分析
• 6.2.1 破坏形式
• 6.2.2 级配类型对疲劳性能的影响
• 6.2.3 劈裂疲劳变形
• 6.2.4 劈裂疲劳裂缝的形态
• 6.2.5 温度对沥青混合料疲劳特性的影响
• 6.3 沥青混凝土疲劳破坏机理分析
• 6.3.1 沥青混凝土疲劳裂缝的形成及扩展
• 6.3.2 沥青混凝土疲劳性能的影响因素
• 第七章 柔性基层沥青路面疲劳寿命分析
• 7.1 柔性基层沥青路面结构分析
• 7.1.1 结构有限元分析方法
• 7.1.2 路面结构有限元模型
• 7.1.3 有限元分析中的计算参数
• 7.1.4 沥青下面层底面的应力和应变计算
• 7.2 沥青路面疲劳寿命分析
• 7.2.1 路面下面层沥青混凝土应变疲劳方程
• 7.2.2 各温度区间内的标准轴载作用次数
• 7.2.3 沥青路面疲劳寿命分析
• 第八章 结论及建议
• 8.1 主要结论
• 8.2 进一步研究的建议
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论文