多雨地区沥青路面水损害分析与路面排水设计

摘要

水损害是造成我国高速公路沥青路面损害的主要原因之一。大量的国内外水损害研究资料表明，渗入到路面结构内的自由水是造成路面损坏的主要因素。水损害不仅很大程度地缩短了沥青路面的使用寿命，增加了路面的养护成本，而且还会给行车安全带来隐患，同时也会造成国民经济的巨大损失。如何对道路进行有效的防排水设计是目前公路研究工作者关心的问题。
　　本文以云南省杨宣（杨柳至宣威）高速公路路面排水设计为背景，首先对沥青路面早期水损害的表现形式、原因、作用理论及损害机理等方面进行分析，再查阅路面设计相关的国内外文献，从路表排水、中央分隔带排水、路面结构内部排水等排水结构设计出发，提出一套适合多雨地区沥青路面排水的设计方案，最后通过SEEP/W有限元软件数值模拟，研究沥青路面空隙率与排水效率之间的关系，并分析比较四种路面结构的排水效率。本文研究成果为杨宣高速公路路面排水设计提供指导，同时为多雨地区沥青路面排水设计提供参考。
　　数值模型分析结果表明:随着空隙率增大，降雨初期，路面渗水速度加快，中后期逐渐减小直至饱和。设置边缘排水系统与设置排水基层的路面结构渗水效率相近，高于不设置任何排水设施的路面结构，设置排水基层的边缘排水系统路面结构渗水效率在以上两种路面结构上又提升了一个档次，但不完全是以上两种结构的简单叠加。实际工程的排水设计需根据排水结构自身的特点以及经济、环境因素综合考虑。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 概述

1．2 论文研究的目的与意义

1．3 沥青路面水损坏的国内外研究现状

1．3．1 沥青混合料水稳定性试验方法研究及其评价

1．3．2 增强沥青混合料的水稳定性试验

1．3．3 水损害破坏机理的研究现状

1．3．4 水损害防治的研究现状

1．3．5 现有研究的不足

1．4 国内外排水设计研究现状

1．5 本文主要研究方法与研究内容

1．5．1 研究内容

1．5．2 技术路线

第二章 多雨地区沥青路面水损害分析

2．1 沥青路面水损害的表现形式

2．1．1 松散类

2．1．2 裂缝类

2．1．3 冻融循环破坏类

2．2 造成水损害的相关因素

2．2．1 沥青的性质

2．2．2 集料的性质

2．2．3 沥青路面空隙率

2．2．4 路面结构内部排水

2．3 沥青与集料的相互作用理论

2．3．1 沥青与集料之间的机械黏附理论

2．3．2 集料表面能量理论

2．3．3 分子的极性力理论

2．3．4 集料表面粗糙理论

2．3．5 胶浆理论

2．4 沥青路面水损害机理分析

2．4．1 水-沥青-集料之间的的置换作用

2．4．2 行车荷载造成的动水压力作用

2．5 小结

第三章 沥青路面防排水设计

3．1 沥青路面面层结构设计理论

3．1．1 上面层结构设计理论

3．1．2 中面层结构设计理论

3．1．3 下面层结构设计理论

3．2 沥青路面防排水层设计理论

3．3 沥青路面排水结构设计

3．3．1 沥青路面表面排水设计

3．3．2 中央分隔带排水设计

3．4 沥青路面结构内部排水及边缘排水

3．4．1 设置边缘排水的结构设计

3．4．2 设置全宽式排水基层的结构设计

3．4．3 设置全宽式排水基层的边缘排水设计

3．5 小结

第四章 建立模型并分析比较每种排水结构的渗水规律

4．1 沥青路面结构渗水数值模拟

4．1．1 SEEP／W有限元分析软件介绍

4．1．2 建立模拟方案

4．2 沥青路面结构渗水模型

4．2．1 参数计算

4．2．2 区域划分

4．2．3 边界条件

4．2．4 时间步设定

4．3 不同路面排水结构在不同空隙率下的渗流模拟结果与分析

4．3．1 不设置排水系统的路面结构渗水数值模拟分析

4．3．2 设置边缘排水系统的路面结构渗水数值模拟分析

4．3．3 设置全宽式排水基层的路面结构渗水数值模拟分析

4．3．4 设置排水基层的边缘排水系统路面结构渗水数值模拟分析

4．4 小结

第五章 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 本文创新点

5．2 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