撒哈拉以南非洲地区长寿命路面结构组合设计研究

摘要

非洲全境约3000万 km2，目前约7.6亿人口，在撒哈拉以南非洲地区,公路交通系统在交通运输中有重要的作用。作为一种交通基础设施，公路对于撒哈拉以南非洲地区的交通起着至关重要的作用。在所有的交通方式中，公路运输占的比重最大，承担了撒哈拉以南非洲地区80％~90%的城市间和国家间的货物运输。撒哈拉以南非洲地区的公路网密度低于4.2公里/平方公里，其中具有铺装的公路为16%。目前路况服务条件良好的占44%，服务条件中等的占22%、较差的占34%。所以撒哈拉以南非洲的道路系统处于较低水平，非洲公路的现状(道路老化、车辙损坏、破坏情况严重)并不能让人满意，已经成为了桎梏经济发展的重要因素，因此有必要设法解决这种问题。
　　基于以上问题，本文对撒哈拉以南非洲地区长寿命路面结构组合设计进行了如下几个方面的研究：
　　首先，通过查阅文献列举了撒哈拉以南非洲地区的路面结构现状及主要问题，对沥青路面的环境条件及交通状况、常见的病害类型进行了较详细的分析。
　　其次，详细介绍了撒哈拉以南非洲最普遍的沥青路面结构设计方法。主要是根据现有规范总结了撒哈拉以南非洲地区高速公路沥青路面设计过程中重载车交通量、计算风险、沥青混合料计算参数取值、路面的承载等级、路面结构层的容许应变和实际应变的计算、路面结构各层的厚度验算以及典型路面结构方案的确定。
　　然后，以撒哈拉以南非洲的沥青路面结构设计理论和方法为基础，结合欧美、中国等长寿命路面的设计理念、设计要求、设计标准，设计出全厚式沥青路面、半刚性结构路面、复合结构路面等三种较合理的路面组合形式。
　　最后根据弹性层状体系理论，使用国际上通用大型有限元软件—ABAQUS对三种典型长寿命路面力学性能对比分析。对每种路面结构分别建立了两种三维有限元路面结构模型进行有限元分析，一种是在静载改为半正弦动荷载下进行不含裂缝路面结构的动力响应有限元分析，对比分析了三种结构力学响应的分布规律，及沥青层层底拉应变、基层底部拉应变和土基顶面压应变等指标的时程曲线变化规律；另一种是在移动均布荷载下进行表面含裂缝路面结构的断裂力学分析，研究不同沥青路面结构的裂缝扩展规律。

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第1章 绪 论

1.1课题来源及研究的目的和意义

1.2国内外研究现状及分析

1.3主要研究内容

第2章 撒哈拉以南非洲地区路面结构现状及主要问题分析

2.1自然概况

2.2公路网现状

2.3路面状况评价

2.4路面结构承载能力评价

2.5路面损坏类型及原因

2.6本章小结

第3章 撒哈拉以南非洲路面结构设计计算

3.1路面结构型式

3.2路面设计参数

3.3路面结构的分类

3.4层厚度的确定

3.5路面典型结构采用的参数

3.6累计交通量等级的确定

3.7路面承重路基等级的确定

3.8本章小结

第4章 长寿命路面结构组合研究

4.1长寿命路面结构组合理论基础

4.2长寿命路面设计方法

4.3长寿命路面合理推荐

4.4典型长寿命路面结构验算

4.5本章小结

第5章 三种典型长寿命路面力学性能对比分析

5.1相关理论和计算方法

5.2路面结构的有限元分析

5.3计算结果分析与结构对比

5.4本章小结

结论

一、主要研究成果

二、展望

参考文献

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致谢

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