沥青路面结构抗车辙研究.docx
- 文档编号:9963044
- 上传时间:2023-02-07
- 格式:DOCX
- 页数:26
- 大小:99.62KB
沥青路面结构抗车辙研究.docx
《沥青路面结构抗车辙研究.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《沥青路面结构抗车辙研究.docx(26页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
沥青路面结构抗车辙研究
沥青路面结构抗车辙研究
国内图书分类号:
U416.2学校代码:
10213
国际图书分类号:
625.7密级:
公开
工学博士学位论文沥青路面结构抗车辙的研究
博士研究生:
高立波?
导师:
王哲人?
教授?
申请学位:
工学博士?
学科:
道路与铁道工程?
所?
在?
单?
位:
交通科学与工程学院?
答?
辩?
日?
期:
2009年10月?
授予学位单位:
哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:
U416.2
U.D.C.:
625.7
DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineering
STUDYOFASPHALTPAVEMENTSTRUCTURERESISTINGRUTTING
Candidate:
GaoLibo
Supervisor:
Prof.WangZheren
AcademicDegreeAppliedfor:
DoctorofEngineering
RoadandRailwayEngineering
Speciality:
SchoolofTransportation
Affiliation:
Science&Engineering
DateofDefence:
October,2009
Degree-Conferring-Institution:
HarbinInstituteofTechnology
摘要
摘要
近年来,全球气候转暖,重载交通增长,我国高速公路沥青路面早期车辙
现象也日益严重,并多以流动型车辙为主,已成为当前昀主要的路面早期损坏
现象,车辙形成的因素很复杂,既有材料因素,又有结构因素,历来多偏重材
料因素的研究,如在路面中采用SMA、SBS、Superpave等技术。
但昀新调查
发现以上、中面层为主的车辙现象正在转变为以中、下面层车辙为主,而车辙
的出现也只是略有减缓,路面仍不可避免出现较大车辙。
本论文结合近十来对路面车辙等早期损坏的跟踪检测和试验实践,采用有
限元计算分析方法,对路面车辙产生机理进行分析,发现在新的交通、气候条
件下路面结构因素对路面车辙的影响显得尤为突出。
而我国已建高速公路几乎
全部是半刚性基层沥青路面结构的现实,明显与新的形势不相适应。
突破传统的思维定势,从新的角度、用新的思想认识路面结构因素对路面
车辙的影响,采用有效的结构措施提高路面的抗车辙性能是本论文的主要研究
目的。
实践是检验真理的唯一标准,基于事实的归纳分析对于路面结构的研究
将产生与时俱进的深远影响。
基于路面钻芯试验和剪切理论分析,半刚性基层沥青路面3~11cm范围内
为等效压应力、剪应力和剪应变的高值区,流动型车辙是由剪应变控制的。
提
高沥青路面中面层高温模量可有效降低剪应变,达到抗车辙的目的。
按层位设计沥青混合料的思想,开展了高模量沥青混凝土的研究,基于粘
弹性理论,采用动态模量作为评价指标,得出了高模量沥青混凝土的定义。
有
效的提高了沥青中面层高温动态模量,而常温、低温性能不降低。
为高模量沥
青混凝土的应用推广奠定了基础。
基于半刚性基层结构存在结构缺陷的事实,提出了路面结构设计组合原则
和联结层设计理念,即在沥青层与半刚性基层之间增设一层沥青稳定碎石或级
配碎石联结层,改善半刚性基层工作条件,使整个路面在荷载作用下协调变
形,减少路面车辙与裂缝,体现了长寿命沥青路面设计理念,与以往只作为功
能性联结的联结层有所不同。
根据联结层设计理念和层位对材料性能的要求,开展了联结层材料的性能
和施工工艺研究,提出了经过工程验证的配套技术,包括配合比设计方法、级
配范围及相应的技术指标要求和施工控制要点。
提出的级配碎石层的设计模量
-I-哈尔滨工业大学工学博士学位论文
建议值经实践检验完全能够实现,为联结层的设计和应用提供了技术支持。
工程应用和经济分析表明,通过提高中面层高温动态模量,采用联结层组
合式路面结构的结构措施,可以实现路面协调变形的目的,有效减少路面车辙
的产生。
在重交通高速公路铺筑的联结层组合式沥青路面结构,在通车5年后
仍表现出较好的抗车辙性能,车辙小于或等于半刚性基层沥青路面,没有出现
裂缝等病害,明显优于半刚性基层沥青路面。
同时该类型路面结构具有较好的
技术经济指标。
关键词:
沥青路面;流动型车辙;高模量沥青混凝土;联结层;组合式沥青路
面结构-II-Abstract
Abstract
Inrecentyears,withthewarmingoftheglobalclimateandtheincreasingof
theheavytraffic,therutofthehighwayasphaltpavementinourcountryis
becomingmoreandmoreserious,andmostofwhichisflowingone.Asaresult,it
isthemainearlydamagephenomenonnowadays.Theformingreasonsofrutare
complicated,whichconcludesbothmaterialoneandthestructureone.Inpast,we
prefertostudythematerialingredient,suchasusingthetechnologyofSMA,SBS
andSuperpaveinpavementconstruction.Butthenewsurveyshowsthattherutin
theupperlayerandthemiddlelayerisreplacedbytherutinthemiddlelayerand
lowerlayer.Besides,althoughtheappearanceofrutisslightalleviating,itcould
hardlyavoidlargerrutInthepaper,withtheearlydamagetackingdetectionandtheexperimentsof
therutintherecenttenyears,usingthefinite-elementanalysismethod,weanalyze
mechanismofrutinpavementstructureandfindthatinthenewtrafficandthe
climateconditiontheingredientofpavementstructurewouldseriouslyinfluence
thepavementrut.Buttheconstructedhighwaysinourcountryarenearlyallthe
semi-rigidbaseasphaltpavementstructurewhichisunsuitablewiththenew
situationBreakingthetraditionalregularthinkingtendency,weshouldstudythe
influenceofpavementstructureingredientstotherutthroughthenewviewand
idea.Usingtheeffectivestructuremeasurestoimprovetheruttingresistance
performanceisthemainresearchpurposeofthispaper.Practiceistheonlytestof
truth,theresearchbasedontheinductionanalysisaboutthepavementstructure
wouldhaveanimportantinfluenceBasedonthedrillingexperimentandthesheartheoryanalysis,thereisahigh
valueregionofequivalentcompressivestress,shearstressandshearstrainbetween
the3cmand11cminthesemi-rigidasphaltpavement.Besides,theflowingrutis
controlledbytheshearstrainandwecouldimprovethehigh-temperaturemodulus
ofmiddlelayerofasphaltpavementtoeffectivelyreducetheshearstrainandresist
therut
-III-哈尔滨工业大学工学博士学位论文Accordingtothelayerdesigntheoryofasphaltmix,westudythehigh
modulusasphaltconcrete.Accordingtothevisco-elastictheory,weusedynamic
modulusasthecriteriaandsetthedefinitionofhighmodulusasphaltconcrete,and
thismethodcouldeffectivelyimprovethehightemperaturedynamicmodulusof
middlelayerwithoutloweringtheperformanceofnormalandlowtemperature,
whichlayafoundationfortheapplicationofhighmodulusasphaltmixSincetherearestructurefaultsinthesemi-rigidbase,weputforwardthe
designtheoryofpavementstructurecombinationdesignprincipleandbinder
coursedesigntheory.Inotherwords,weputalayerofasphaltstabilizedcrush
stoneorthegradedcrushedstonesbetweentheasphaltlayerandthesemi-rigid
baseinordertoimprovetheworkingconditionofsemi-rigidbaselayerand
coordinatethedeformationofthewholepavement.Throughtheabovemethods,we
couldreducetherutandcrackofthepavement,whichissuitablewithlong-life
asphaltpavementtheory,andwhichisdifferentfromtraditionalbindercourseAccordingtotherequirementofbindercoursedesigntheoryandthematerial
performance,weresearchthematerialperformanceandconstructiontechnologyof
bindercourse.Andweputforwardthematchingtechnologyincludingthemix
designmethod,gradationrange,thetechnicalrequirementandtheconstruction
controlpoint,whichisvalidatedbytheconstruction.Besides,theproposeddesign
modulusisrealizedthroughtheconstructionpractice,anditprovidesatechnical
supportforthedesignandapplicationofbindercourseBoththeconstructionapplicationandtheeconomyanalysisshowthatwe
couldcoordinatethedeformationofpavementandreducetherutthrough
improvinghigh-temperaturedynamicmodulusofmiddlelayerandthemeasuresof
bindercoursecombinedpavementstructure.What’smore,thebindercourse
combinedpavementstructureintheheavytraffichighwayisstillperforminga
goodruttingresistance5yearsafteropening.Therutdepthissmallerorequalto
thesemi-rigidasphaltpavement,andthereisnodamagesuchascracksetc,which
isapparentlybetterthanthesemi-rigidone.Furthermore,thiskindofroadstructure
alsohasagoodeconomicindex
Keywords:
Asphaltpavement,Flowruting,Highmodulusasphaltconcrete,Binder
-IV-Abstract
course,Combinedasphaltpavementstructure
-V-目录
目录
摘要I
Abstract..III
第1章绪论..1
1.1背景.1
1.1.1车辙是高速公路沥青路面当前昀主要的早期损害现象.1
1.1.2提高沥青路面抗辙能力结构措施的不同认识.4
1.1.3解决新问题需要有新思想..5
1.2国内外相关领域研究动态7
1.2.1国外路面结构研究现状7
1.2.2长寿命路面结构研究现状分析.13
1.2.3沥青路面车辙评价研究现状..17
1.2.4我国路面结构研究现状.19
1.3本文主要研究内容及意义.28
1.3.1研究内容28
1.3.2研究意义29
第2章辽宁省沥青路面调查研究..30
2.1辽宁省高速公路交通量调查30
2.2环境温度实测分析33
2.3沈阳?
山海关高速公路..38
2.3.1交通情况39
2.3.2沥青路面车辙检测40
2.3.3路面芯样的试验分析..49
2.3.4小结..58
2.4沈阳?
大连高速公路59
2.4.1交通情况60
2.4.2车辙检测与试验60
2.4.3小结..61
2.5沈阳环城高速及柔性基层试验路.61
2.5.1交通情况62
-I-哈尔滨工业大学工学博士学位论文
2.5.2车辙检测63
2.5.3小结..64
2.6本章小结.64
第3章基于车辙影响因素沥青路面受力分析.66
3.1沥青路面结构层三维数值模拟..66
3.1.1基本假设66
3.1.2基本模型的建立66
3.1.3荷载施加方法.66
3.1.4单元网格划分.67
3.1.5路面结构层组合及材料参数的选择67
3.1.6路面结构层内力分布..68
3.2影响车辙的因素分析..71
3.2.1中面层模量对车辙的影响分析.71
3.2.2车辆超载对路面流动型车辙的影响分析.79
3.2.3路面基层对路面车辙的影响分析81
3.3典型路面结构受力分析..84
3.3.1分析用典型沥青路面结构85
3.3.2组合结构(结构1-1)结构层内力计算结果分析..86
3.3.3组合结构(结构1-2)结构层内力计算结果分析..91
3.3.4柔性基层(结构2)结构层内力计算结果分析..93
3.3.5中、美、德、南非路面典型结构内力分析98
3.3.6路面结构组合综合比较101
3.4半刚性基层沥青路面车辙产生机理分析103
3.5本章小结104
第4章沥青路面结构抗车辙措施研究.106
4.1概述106
4.2设计沥青路面思想.107
4.2.1结构组合设计原则.108
4.2.2提高中面层高温动态模量.108
4.2.3设置联结层109
4.3高模量沥青混合料.110
4.3.1材料设计.111
-II-目录
4.3.2高模量沥青混合料静态模量试验.112
4.3.3高模量沥青混合料动态模量试验.114
4.3.4高模量沥青混合料蠕变特性119
4.3.5高模量沥青混合料强度特性125
4.3.6小结126
4.4联结层材料设计127
4.4.1沥青稳定碎石混合料(ATB)128
4.4.2级配碎石混合料.141
4.5本章小结151
第5章工程应用153
5.1含有联结层组合式沥青路面结构设计.153
5.1.1国内外沥青路面设计发展与现状.153
5.1.2联结层试验路路面结构设计156
5.2联结层材料施工技术162
5.2.1沥青稳定碎石层施工技术.162
5.2.2级配碎石联结层施工技术.167
5.3高模量沥青混合料路面施工技术169
5.3.1试验路配合比设计.169
5.3.2高模量沥青混合料路面施工工艺.170
5.4试验路检测与观测.171
5.4.1联结层试验路171
5.4.2高模量沥青路面试验路172
5.5经济效益分析173
5.5.1联结层试验路经济分析173
5.5.2高模量沥青混凝土中面层经济分析.175
5.6本章小结176
结论.178
参考文献.181
攻读学位期间发表的学术论文及科研成果.189
哈尔滨工业大学博士学位论文原创性声明.191
哈尔滨工业大学博士学位论文使用授权书.191
致谢192
-III-哈尔滨工业大学工学博士学位论文
个人简历.193不要删除行尾的分节符,此行不会被打
-IV-Contents
Contents
AbstractCHNI
AbstractENGIII
Chapter1Introduction.1
1.1Background1
1.1.1Structurefactorofasphaltpavementruttingdistress1
1.1.2Disputationoftheasphaltpavementstructure4
1.1.3Newtheorytosolvenewquestion5
1.2Currentresearchtrendinrelatedfieldsathomeandabroad7
1.2.1Currentresearchsituationofasphaltpavementstructureinforeign
country7
1.2.2Currentresearchsituationoflong-lifepavement13
1.2.3Currentresearchsituationofevaluationaboutruttinginasphalt
pavement17
1.2.4Currentresearchsituationofasphaltpavementstructureinourcountry19
1.3Themaincontentsandsignificanceoftheresearch28
1.3.1Contentsoftheresearch.28
1.3.2Significanceoftheresearch29
Chapter2SurveyandresearchaboutthepavementsinLiaoningProvince.30
2.1SurveyaboutthetrafficvolumeofhighwayinLiaoningProvince30
2.2Gatheringandanalysisoftheenvironmenttemperature.33
2.3ThehighwayfromShenyangtoShanhaiguan38
2.3.1Trafficcondition.39
2.3.2Ruttinginspection.40
2.3.3Experimentananalysisaboutthecoresofthepavement49
2.3.4Briefsummary.58
2.4ThehighwayfromShenyangtoDalian59
2.4.1Trafficcondition.60
2.4
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 沥青路面 结构 车辙 研究