动水压力作用下沥青混凝土路面破坏研究

摘要

动水压力是引起沥青路面水损坏的重要因素，由于路表积水是无法避免的，所以动水压力的作用就很难避免，沥青路面就会发生损坏。这种损坏会随着时间的推移向不同的方向、深度、范围拓展。水损坏不但降低了公路的服务水平，大大缩短了其使用寿命，同时也带来了巨大的经济损失。因此，系统而准确的研究沥青混凝土路面雨水侵蚀过程及破坏机理，具有较大的理论与工程意义。本文从动水压力的形成、沥青混合料的渗透实验、动水压力作用下沥青路面内部孔隙水压力分布、动水压力下沥青路面的有限元分析、沥青混合料剥落机理研究及防治措施几方面入手，深入研究动水压力对沥青路面的破坏机理。
　　本文将动水压力作为研究目标，首先介绍路表径流条件下行车所形成的动水压力，揭示此压力作用下路表材料剥落的机理;然后分析路面结构内部的孔隙水压力，探讨在此压力作用下混凝土内部的冲刷及撕裂作用，从而揭示沥青路面的剥落、松散及内部裂变原理。
　　本文在借鉴国内外研究的基础上，采用室内试验与数值模拟相结合的方法从饱水状态出发分析孔隙水压力的分布规律，对饱水状态下的力学响应进行研究。在参照国内外研究成果的基础上自制变水头入渗仪，使用自主研发入渗仪测SMA-13、AC-16、AC-20三种级配的沥青混合料试件的渗透系数，建立饱和入渗条件下的沥青路面渗流场。基于多孔介质流固耦合理论和弹性层状理论，在饱和渗流场的基础上，使用有限元软件ABAQUS模拟在行车荷载作用下，沥青路面结构内部孔隙水压力、最大剪应力以及竖向和横向位移的分布规律。结合沥青混合料粘附—剥落理论，分析动水压力下沥青路面结构的破坏以及防治措施。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 项目研究的目的

1．2 项目研究的意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．3．3 本文研究的主要内容

第二章 动水压力的形成

2．1 动水压力的形成

2．2 动水压力的理论计算

2．3 动水压力的实测

2．4 沥青路面水损害的形成因素

2．5 本章小结

第三章 沥青混合料渗透性实验研究

3．1 沥青混合料试件的制备

3．2 沥青混合料的级配类型

3．3 自制变水头渗透仪及渗透率的测定

3．4 空隙率与空隙率的测定

3．5 空隙率与渗透系数的关系分析

3．6 本章小结

第四章 沥青路面渗流场力学研究

4．1 多孔介质理论

4．2 达西定律

4．3 渗流的连续方程

4．4 本章小结

第五章 动水压力下沥青路面的有限元分析

5．1 有限元分析基本理论

5．2 沥青路面渗流场—应力有限元模型

5．2．1 有限元材料模型

5．2．2 沥青路面渗流场的研究

5．3 沥青路面渗流场-应力耦合作用有限元分析模型

5．3．1 行车荷载

5．3．2 几何模型和边界条件

5．4 沥青路面渗流场—应力耦合作用下力学响应的历程分析

5．4．1 孔隙水压力的历程分析

5．4．2 最大剪应力的历程分析

5．4．3 竖向最大位移的历程分析

5．4．4 横向最大位移的历程分析

5．5 本章小结

第六章 沥青混合料剥落机理研究及防治措施

6．1 沥青与集料之间的吸附作用

6．2 沥青混合料粘附—剥落理论研究

6．3 沥青路面渗流场-应力耦合作用下的破坏研究

6．4 沥青路面水损害防治措施

6．5 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 主要结论

7．2 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