刚性基层沥青路面层间粘结技术研究

论文摘要

国外的长寿命路面大多为全厚式沥青路面,造价较高;相比之下,刚性基层长寿命沥青路面更加符合中国国情。但是刚性基层长寿命沥青路面可能出现层间滑移或反射裂缝等现象。以渝湘高速公路洪酉段试验路为依托,在保证其路面结构方面优势的同时,提高刚柔界面层性能;并通过实体工程的现场铺筑,对橡胶沥青应力吸收层(SAMI)以及层间界面处理的施工工艺进行研究。利用有限元分析软件,计算了刚性基层长寿命沥青路面刚柔界面最大剪应力点的具体位置,同时分析了对各因素对刚柔界面层间水平剪应力的影响,得到了相关路面结构层厚度及模量的取值范围。在分析了反射裂缝产生和扩展机理的基础上,建立三维有限元模型,分析了各种因素对沥青层底拉应力和竖向剪应力的影响,得到了相关路面结构层厚度与模量的取值范围,并对各结构层材料进行了配合比设计。结合渝湘高速公路洪酉段试验路,对对橡胶沥青应力吸收层(SAMI)以及层间界面处理的施工工艺进行研究,总结出刚性基层长寿命沥青路面施工过程中的施工控制要素。对刚性基层长寿命沥青路面进行全寿命周期内的经济效益分析,得出刚性基层长寿命沥青路面相比半刚性基层沥青路面在全寿命周期内更加经济。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 长寿命沥青路面
• 1.2.2 刚性基层长寿命沥青路面
• 1.3 主要研究内容及其技术路线
• 第二章 刚柔界面防层间滑移措施及其有限元模拟分析
• 2.1 ABAQUS 有限元分析方法
• 2.1.1 有限元理论简介
• 2.1.2 ABAQUS 简介
• 2.2 有限元模型的建立
• 2.2.1 基本假定及模型建立
• 2.2.2 荷载及模型参数
• 2.2.3 边界条件与网格划分
• 2.2.4 最大剪应力点位的确定
• 2.3 有限元计算结果与分析
• 2.3.1 沥青层厚度与模量对刚柔界面层间剪应力的影响
• 2.3.2 车辆轴载对刚柔界面层间剪应力的影响
• 2.3.3 车辆行驶状态对刚柔界面层间剪应力的影响
• 2.3.4 刚柔界面状态对刚柔界面层间剪应力的影响
• 2.4 小结
• 第三章 刚柔界面防反射裂缝措施及其有限元模拟分析
• 3.1 反射裂缝的理论
• 3.1.1 反射裂缝产生和扩展机理
• 3.1.2 反射裂缝的产生和扩展机理
• 3.1.3 疲劳断裂力学
• 3.2 模型的建立
• 3.2.1 有限元模型的建立
• 3.2.2 荷载及模型参数
• 3.2.3 网格划分
• 3.3 有限元的计算结果与分析
• 3.3.1 各种防裂层对沥青层层底应力的影响
• 3.3.2 水泥混凝土接缝宽度对沥青层层底应力的影响
• 3.3.3 沥青层厚度与模量对沥青层层底应力的影响
• 3.3.4 应力吸收层厚度与模量对沥青层层底应力的影响
• 3.3.5 水泥混凝土基层厚度与模量对沥青层层底应力的影响
• 3.3.6 基础模量对沥青层层底应力的影响
• 3.4 小结
• 第四章 刚性基层长寿命沥青路面结构功能及设计研究
• 4.1 长寿命路面结构的设计要求
• 4.2 刚性基层长寿命沥青路面结构
• 4.2.1 长寿命路面结构设计
• 4.2.2 结构特点
• 4.3 长寿命路面材料
• 4.3.1 水泥混凝土配合比设计
• 4.3.2 橡胶沥青混凝土AR-AC-13 配合比设计
• 4.3.3 沥青混凝土AC-20 配合比设计
• 4.3.4 橡胶沥青应力吸收层合比设计
• 4.4 小结
• 第五章 依托工程的应用与实施
• 5.1 依托工程概况
• 5.1.1 依托工程简介
• 5.1.2 试验路设方案设计
• 5.2 刚性基层长寿命沥青路面施工工艺
• 5.2.1 试验路刚性基层施工工艺
• 5.2.2 聚酯玻纤布的铺设
• 5.2.3 应力吸收层施工工艺
• 5.3 层间处治关键技术
• 5.3.1 刚性基层表面粗糙度控制技术
• 5.3.2 异布与同步碎石应力吸收层控制技术
• 5.4 小结
• 第六章 全寿命周期内的经济效益分析
• 6.1 寿命周期费用分析与方法
• 6.1.1 寿命周期费用分析的概念
• 6.1.2 理论体系的产生和发展
• 6.1.3 寿命周期费用分析的必要性
• 6.1.4 分析方法
• 6.2 刚性基层长寿命沥青路面寿命周期费用分析
• 6.2.1 工程量、分析周期、折现率及残值
• 6.2.2 分析方案及新建费用
• 6.2.3 各方案路面维修养护时间和工程量
• 6.2.4 直接费用分析
• 6.2.5 间接费用分析
• 6.3 小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 主要结论与创新点
• 7.2 进一步研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果