基—面层间界面力学强度对沥青路面路用性能影响分析

摘要

随着交通建设的迅速发展，沥青路面已成为我国高等级公路的主要路面形式。现行沥青路面设计规范中，以假设路面结构为多层弹性连续体系为前提进行结构设计。实际上沥青路面结构层之间并非完全连续状态，而是处于一种摩擦接触状态。层间接触状态的好坏对沥青路面结构力学影响较大，直接关系到路面的使用性能，有必要对沥青路面层间接触状态展开研究。
　　沥青路面基层和面层材料差异较大，基-面层间接触问题更加特别，因此本文主要研究基-面层间接触问题。以水泥稳定碎石沥青路面结构为研究对象，具体研究内容如下:
　　第一，借助BISAR软件对半刚性基层沥青路面基-面层间力学强度进行分析，研究基层和面层材料对基-面层间受力的影响。得到了基-面层间剪应力、正应力与基层模量、基层厚度、面层模量、面层厚度、垂直荷载、水平荷载之间的变化规律。
　　第二，采用自制夹具，以电子万能实验机为平台，对试件进行基-面层间抗剪试验，探究试验条件变化与基-面层间抗剪强度之间的关系，建立了基-面层间温度-加载速率-抗剪强度的相关关系，发现温度和加载速率都会对层间抗剪强度产生明显影响，并且温度影响更为显著。
　　第三，通过高温车辙和浸水车辙试验，利用正交试验方法，分析了基层强度、下封层类型、透层油的撒布量对路面结构车辙的影响，三者的影响程度是:基层强度＞下封层类型＞透层油的撒布量。
　　第四，利用ABAQUS有限元软件建立三维路面模型，模拟计算了基-面层间摩擦接触和连续接触两种状态下的路面结构力学响应，得到了路表弯沉、横向水平拉应力、纵向水平拉应力、竖向剪应力、纵向剪应力以及横向剪应力等力学指标的变化规律，对分析路面破坏原因与基-面层间接触状态的关系提供了重要依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 层间接触条件与路面结构受力响应的研究

1．2．2 基-面层间界面力学强度测试设备和方法

1．3 主要研究内容和技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

第二章 半刚性基层沥青路面试验基础

2．1 半刚性基层沥青路面组合结构形式

2．2 试验原材料性能指标

2．2．1 沥青

2．2．2 水泥

2．2．3 集料

2．2．4 矿粉

2．3 路面结构层材料设计

2．3．1 水泥稳定碎石配合比设计

2．3．2 AC-20配合比设计

2．3．3 稀浆封层设计

2．3．4 透层设计

2．4 试件成型

2．5 本章小结

第三章 基-面层间界面力学强度试验研究

3．1 基-面层问强度影响因素分析

3．1．1 基层模量和厚度

3．1．2 面层模量和厚度

3．1．3 垂直荷载

3．1．4 水平荷载

3．2 基-面层间剪切试验介绍

3．3 基-面层间强度-温度-加速速率关系

3．3．1 试验数据

3．3．2 试验结果分析

3．4 本章小结

第四章 基-面层间力学强度对沥青路面路用性能影响分析

4．1 试验方案制定

4．2 不同接触状态对路面结构高温稳定性影响分析

4．2．1 高温车辙试验

4．2．2 正交试验结果分析

4．3 不同接触状态对路面结构水稳定性影响分析

4．3．1 浸水车辙试验

4．3．2 正交试验结果分析

4．4 层间抗剪强度与车辙的关系

4．4．1 层间抗剪强度与高温车辙的关系

4．4．2 层间抗剪强度与浸水车辙的关系

4．5 本章小结

第五章 基-面层间不同接触状态下路面结构受力分析

5．1 路面力学计算理论概述

5．2 ABAQUS有限元法理论

5．2．1 ABAQUS有限元软件

5．2．2 ABAQUS中的接触问题

5．3 沥青混凝土路面有限元模型建立

5．3．1 研究方案

5．3．2 车轮荷载简化

5．3．3 三维有限元计算模型建立

5．4 不同层间接触状态下路面结构受力分析

5．4．1 接触情况和计算力学指标

5．4．2 不同接触条件对各计算指标的响应分析

5．5 理论计算与试验综合分析

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 研究展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及参与的科研项目