高速公路半刚性基层沥青路面水损坏机理与结构层疲劳特性分析

摘要

半刚性基层沥青路面是我国高速公路主要的路面结构形式，虽然我国对半刚性基层沥青路面做了较为深入的研究，但对半刚性基层的特点并未全面认识，直接导致以半刚性基层沥青路面为代表的高速公路的路面早期破坏问题凸显，在这种研究背景下，本论文针对半刚性基层沥青路面的病害问题展开研究。
　　通过对津京冀高速公路沿线半刚性基层沥青路面的病害进行全面调查，依据现行相关规范，采用路面平整度、路面车辙检测方法和路面结构强度试验等方法对高速公路水损坏状态及原因进行分析;进而对半刚性基层沥青路面水损害原因进行了分析评价，结果显示，水损坏芯样的沥青混合料标准密度偏低，沥青路面的实际残留空隙率较大，极易发生渗水现象，是造成沥青路面水损害破坏的主要原因;沥青层底部的弯拉应变在荷载作用下首先发生弯拉开裂，并逐渐向上扩展，成为水破坏的根源;沥青混合料及水稳碎石混合料表面附着有较厚的泥层，在遇水后泥层软化，使得胶结料与石料之间逐渐丧失粘结而发生松散，导致沥青路面水破坏在形式上主要体现为坑槽、松散和唧浆;水损害从类型上分为自上而下的表面层水破坏和自下而上的整体结构水破坏，是由于沥青与集料粘附力遭到破坏而产生的破坏现象，它不仅会导致松路面表面损坏，还降低了路面耐久性而诱发其它病害，甚至会迅速导致路面结构的整体性破坏，危害性极大;最后研究了两种典型半刚性沥青路面结构疲劳裂缝的形成机理，进而根据典型沥青路面设计计算图式，揭示路面结构力学响应机制，结果显示，层间滑动状态下半刚性基层层底的拉应力较层间连续状态相同位置的拉应力有明显增大，表明厚度增加对于降低路面结构内部水平拉应力具有明显的效果。
　　本论文研究提出了防止沥青路面早期破坏预防措施，具有重要的现实意义，可为类似工程借鉴。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 半刚性基层沥青混凝土路面结构研究现状

1．2．2 关于沥青路面抗水损害的研究

1．2．3 半刚性基层路面结构疲劳特性的研究

1．3 主要研究内容及技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 研究技术路线

第二章 津京冀地区高速公路沥青路面早期损害调查分析

2．1 沥青路面病害调查内容、依据及检测方法

2．2 高速公路水损坏状态及原因分析

2．2．1 主要检测内容

2．2．2 取芯位置及芯样状态

2．2．3 面层压实度及空隙率推算

2．2．4 路况调查及室内试验检测

2．2．5 病害特征原因及试验数据分析

2．3 本章小结

第三章 高速公路沥青路面水损害机理及原因分析

3．1 沥青路面水损害类型及危害

3．2 沥青路面水损害机理分析

3．3 沥青路面水损害原因分析

3．3．1 材料粘附性不足

3．3．2 空隙率偏大

3．3．3 施工压实不足

3．3．4 材料设计方法不完善

3．4 本章小结

第四章 半刚性基层沥青路面结构层疲劳特性研究

4．1 路面粘弹性层状体系理论

4．1．1 粘弹性力学基本概念

4．1．2 粘弹性模型理论

4．1．3 粘弹性层状体系应力分析方法

4．2 沥青路面疲劳裂缝形成机理分析

4．3 路面力学计算参数及疲劳寿命计算方法

4．3．1 沥青面层材料模量及其粘弹性材料参数

4．3．2 半刚性基层材料模量

4．3．3 路基土模量及其非线性材料参数

4．3．4 路面结构层间状态

4．3．5 疲劳寿命计算方法

4．4 典型沥青路面结构及计算点位图示

4．4．1 半刚性基层沥青路面典型结构

4．4．2 路面结构计算点位图示

4．5 典型路面结构水平应力分布规律

4．5．1 典型结构A

4．5．2 典型结构B

4．6 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

附录 研究生期间完成论文发表情况