考虑温度场的沥青路面车辙变化特征分析研究

摘要

目前，我国道路特别是高速公路，广泛采用沥青路面，但是随着通车里程飞速增长，汽车工业技术提升，交通量、车辆荷载不断增加，持续高温时间增长，很多新建道路在短时间内就出现了严重的车辙破坏。本文对沥青路面温度场分析的基础上，从温度、荷载、沥青层层厚的角度对车辙的变化特征进行了研究，针对规范中高温性能指标的不足之处，提出不同层位的高温性能动稳定度指标建议值。
　　基于路面温度场的理论分析，建立了路面结构温度场的计算模型，对新郑高速公路高温季节代表日和月气象条件下的路面结构温度场进行了模拟计算和结果分析，并分析了热物理参数对温度场的影响规律。
　　根据新郑高速交通状况的调查，确定所研究的轴载范围，分析了不同轴载下路面结构内部的力学响应，分析了车辙随加载次数的变化规律，然后在数值模拟的基础上提出一个基于车辙等效的轴载换算公式，并对新郑高速的车辙进行预估。
　　通过对车速的调查汇总确定了车速研究范围，分析了车速对车辙的影响，结果表明:随着行车速度的增大，路面车辙量逐渐减小，且车辙量与行车速度并非呈线性关系。在荷载作用下，车辆行驶的车速越大，荷载作用路面的时间越短，产生的车辙破坏就越小，反之产生的车辙破坏就越大。
　　基于温度的角度分析了车辙的变化规律，得到沥青路面高温代表日以及高温月份的车辙分布规律，并且分析了路表的变形规律。
　　从路面结构沥青层厚度的角度出发，利用回归拟合出车辙随沥青层厚度的变化规律，结果表明:当沥青层厚度增加时，路面产生的车辙深度不断增大，但车辙发展速度不断减小;路面车辙并非随厚度的增加而成直线上升，其增幅随厚度的增大逐渐变缓。
　　在温度与荷载共同作用下，根据时-温等效原理进行温度与荷载等效性分析，得出在温度一定的情况下，增加荷载与温度升高可以等效。
　　依据工程所在地的气候、道路交通量、结构类型与层位并结合工程实践经验研究高温性能需求的计算方法，并结合路面结构，提出基于路面不同层位的动稳定度指标建议值，为以后路面配合比设计提供参考。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 路面温度场研究现状

1．2．2 沥青混合料高温性能的研究现状

1．2．3 车辙预估模型研究现状

1．3 本文主要研究内容

第二章 沥青路面温度场研究

2．1 温度场基本理论

2．2 数值模拟方法简介

2．3 温度场模型参数的确定

2．4 温度场模拟结果分析

2．4．1 数值模拟的有效性分析

2．4．2 不同时刻热流分布

2．4．3 温度场随深度的变化

2．4．4 温度场随时间的变化

2．4．5 材料热物理参数对温度场的影响

2．5 本章小结

第三章 沥青路面车辙变化特征研究

3．1 沥青路面车辙有限元分析参数

3．1．1 路面结构材料参数确定

3．1．2 荷载作用方式和时间确定

3．2 荷载对路面车辙的影响

3．2．1 轴重的影响

3．2．2 车速的影响

3．3 温度对路面车辙的影响

3．3．1 日各小时变化的车辙规律

3．3．2 年各月变化的车辙规律

3．4 路面结构沥青层厚度对车辙的影响

3．5 本章小结

第四章 沥青面层抗车辙性能分工研究

4．1 考虑分层的沥青路面车辙预估模型汇总

4．2 考虑分层的沥青路面车辙有限元模拟

4．3 温度与荷载对沥青路面车辙等效分析

4．4 考虑层位的沥青路面材料抗车辙限值

4．5 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录A (攻读硕士期间发表的论文)

附录B (攻读硕士期间参与的科研项目)