半刚性基层沥青路面病害分析及防治研究

摘要

强度高、稳定性好、板体性好且经济合理的半刚性基层沥青路面仍然是我国高等级路面的主要结构形式。但是半刚性基层不可避免地产生干缩和低温收缩裂缝，在荷载和温度的循环作用下基层裂缝逐渐向面层扩展而形成反射裂缝，并随着极端天气、重载交通的增长、超载现象反射裂缝病害越来越严重，进而诱发唧浆、基层松散、沉陷等病害。同时沥青混合料是一种典型的粘弹性材料，其对温度高度敏感而使其性质随着温度的变化而变化。沥青面层在行车荷载的反复作用下发生竖向永久变形的累积形成车辙病害，而车辙严重影响路面平整度及行车的舒适性，甚至给行车安全带来威胁。因此，在极端天气和重载交通条件下，对半刚性基层沥青路面反射裂缝和车辙病害的发展规律和影响因素进行研究并提出相应的防治对策具有重要的意义。
　　本文首先基于线弹性断裂力学，建立半刚性基层沥青路面的二维平面有限元模型，对基层含贯通裂缝的沥青路面在行车荷载和温度荷载作用下进行力学响应分析。将行车荷载分为裂缝上端和裂缝上方一侧两种加载模式，分别分析裂缝尖端附近应力及裂尖应力强度因子的变化规律，并对裂尖应力和应力强度因子的结构参数敏感性进行分析。同时考虑突然降温作用下，对裂尖应力和应力强度因子的结构参数敏感性分析。在此基础上，探讨基层反射裂缝的防治措施。
　　其次，基于粘弹性理论建立路面结构的二维平面有限元模型，对半刚性基层沥青路面车辙的形成规律及影响因素（温度、轴载、行车速度、沥青面层厚度等）进行模拟分析。在此基础上，探讨沥青路面车辙的防治措施。
　　最后，以京港澳高速驻信段病害处治为案例，分别探讨半刚性基层沥青路面反射裂缝和车辙两种病害的处治方案，以及病害处治过程中遇到的主要问题。以期保证沥青路面病害处治的质量，达到良好的防治效果。

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1 绪论

1.1 研究目的和意义

1.2 研究现状

1.3 本文的主要研究内容

2 沥青路面分析的基本理论

2.1 线弹性断裂力学基本理论

2.2 沥青混合料粘弹性理论

3 半刚性基层沥青路面反射裂缝的建模分析

3.1 沥青路面反射裂缝的产生和发展

3.2 行车荷载作用下路面结构的分析

3.3 温度荷载作用下路面结构的分析

3.4 基层反射裂缝的防治措施

3.5 本章小结

4 沥青路面车辙的建模分析

4.1 沥青路面车辙病害的产生和发展

4.2 沥青路面结构及材料性质与参数

4.3 路面作用荷载的确定

4.4 沥青路面结构有限元模型的建立

4.5 沥青路面车辙形成规律及影响因素分析

4.6 沥青路面车辙的防治措施

4.7 本章小结

5 沥青路面病害处治

5.1 工程概况

5.2 沥青路面病害处治方案设计

5.3 沥青路面病害处治质量控制

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

参考文献

致谢