生态化地面铺装结构的相关问题研究

摘要

随着我国国民经济的持续快速发展,工业化和城市化步伐不断加快,城市面积不断扩大,而目前强调“最大密实”原则的铺装技术广泛使用,城市不透水地面过量铺装产生了一系列生态问题。 针对上述问题,本文研究了生态化地面铺装的相关技术,结合Google Earth程序计算地面铺装区域的汇水量,并对生态化地面铺装的结构设计与铺装材料设计进行研究。 本文引入水文学上面雨量的概念,通过研究面雨量的计算方法,分析形成实际汇水量的影响因素,利用Google Earth软件提供的地理信息数据,便捷准确的计算铺装区域的汇水量,并进行实地测量,验证该方法的计算精度；本文对用于生态化地面铺装结构的大孔隙沥青混合料的强度理论进行分析,研究其材料配合比的设计方法,探讨生态化地面铺装的透水性能及测试方法,在这个基础上进行了大孔隙率沥青混合料试验研究,测试其强度参数和透水系数,根据试验所得强度数据对生态化地面铺装结构的有限元分析模型进行验证,试验结果表明,在有限元模型分析中结构层所设定的材料参数在试验中可以实现。 在前述之后,通过分析生态化地面铺装结构的种类及其结构层的强度、透水性等要求,提出了生态化地面铺装设计方法,并利用ANSYS程序进行结构在荷载作用下的有限元分析,通过改变结构层的材料参数进行模型试验比较,得出生态化地面铺装结构在荷载作用下层内应力、应变的变化规律,同时也从理论上证明生态化铺装结构进行实地运用的可行性。

目录

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声明

第一章绪论

1.1研究的背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3生态化铺装的概念及其特点

1.4本文主要研究内容

1.5本文的研究思路技术路线

第二章生态化地面铺装区域的汇水量计算方法研究

2.1面降雨量的计算方法研究

2.1.1面雨量的定义

2.1.2面雨量计算方法

2.2降雨入渗过程分析

2.2.1降雨入渗补给过程的类型

2.2.2影响降雨入渗补给的几个主要因素

2.3汇水量计算方法

2.3.1汇水量的定义

2.3.2净雨量的计算

2.3.3入渗量的计算

2.4基于Google Earth的汇水量计算

2.4.1Google Earth的关键计算点定位

2.4.2结合Google Earth计算汇水量

2.5汇水量计算实例工程

2.5.1计算过程示例

2.5.2实测数据对比

2.6利用汇水量确定路面设计孔隙率

2.7本章小结

第三章用于生态化铺装的大孔隙沥青混合料研究及材料参数测试

3.1生态化铺装使用的大孔隙沥青混凝土强度理论基础

3.1.1大孔隙沥青混凝土的结构

3.1.2大孔隙透水混凝土的强度形成机理

3.1.3强度与孔隙率的关系

3.2大孔隙沥青混凝土铺装材料配合比的设计

3.2.1材料及配合比设计

3.2.2大孔隙沥青混合料的原材料选择

3.2.3配合比设计

3.3.地面铺装结构透水性能的研究

3.3.1大孔隙沥青混凝土铺装结构中的孔隙类型

3.3.2孔隙率与透水性的关系

3.3.3渗透系数的测定方法

3.4材料参数测试

3.4.1大孔隙沥青混合料的集料要求及目标配合比

3.4.2确定最佳沥青用量

3.4.3实测孔隙率、透水系数及强度参数

3.5本章小结

第四章生态化地面铺装结构设计与有限元分析

4.1生态化地面铺装结构设计

4.1.1生态化地面铺装结构对各结构层的要求

4.1.2生态化地面铺装结构种类及选择的影响因素

4.1.3生态化地面铺装结构设计方法

4.2有限元分析理论

4.2.1有限元方法简介

4.2.2地面铺装力学计算基本理论及ANSYS的应用

4.2.3 ANSYS软件简介

4.3生态化地面铺装结构在荷载作用下的有限元分析

4.3.1生态化地面铺装结构有限元模型

4.3.2车轮与铺装结构的接触面积的确定

4.3.3结构层模量对铺装结构力学响应的影响分析

4.3.4结构层厚度及模量对铺装结构力学响应的影响规律分析

4.4本章小结

主要结论与进一步研究展望

1.主要结论

2.研究展望

3.结束语

参考文献

附录

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢