环境温度对沥青路面重载车辆轴载换算的影响

摘要

我国经济的繁荣促进了交通事业的发展，同时也带来了日益严重的重载、超载现象，使不同地区的沥青路面均出现了不同程度的早期损坏。在以往的车辆轴载换算中忽略温度的影响单纯对轴载小于等于130kN的车型进行换算已不能满足现状要求，据此设计的路面结构也是偏于不安全的。因此有必要结合温度考虑重载车辆的等效换算。 本文在总结国内外研究结果的基础上，从沥青混合料的粘弹性力学性质入手，根据沥青劲度模量确定沥青混合料劲度模量，以材料动态模量代替传统静态抗压回弹模量，利用BISAR软件计算出半刚性基层沥青路面在不同温度下的荷载反应。在此基础上，以弯沉等效为准则，推导各种车型的换算公式。同时针对我国沥青路面实际交通中的重载现象，着重分析了130kN、150kN、170kN、200kN四个重载级别下的车辆轴载换算情况。 理论分析表明，温度的确对沥青路面轴载换算有着不容忽视的影响。温度对路表弯沉有着很大的影响，夏季温度高，沥青混合料模量变小，路面弯沉增大；冬季温度低，沥青混合料模量增大，路面弯沉减小。弯沉随温度而不同，而现行《公路沥青路面设计规范》规定采用20℃弯沉，故需引入弯沉温度修正系数K，调整不同温度下的路表弯沉使之与规范一致。发现K与温度之间存在指数关系。以弯沉等效为准则的轴载换算式是与温度相关的函数，主要表现为轴载换算指数随温度呈指数变化。-20～60℃温度范围内，130～200kN的换算指数在5.0～6.12范围内变动，并非现行沥青路面设计规范中所用定值4.35。示例分析证实了温度对BZZ-100当量轴载作用次数的影响，经温度修正后的全年平均每天BZZ-100当量轴载作用次数比规范方法计算结果大43％；在气温最高的7月，平均每天BZZ-100当量轴载作用次数是规范计算结果的2.62倍。

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论文说明：图表目录

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第1章绪论

1.1问题的提出和研究意义

1.1.1重载车辆

1.1.2环境温度

1.1.3结构设计的不足

1.2国内外研究概况

1.2.1国内研究概况

1.2.2国外研究概况

1.3本文研究主要内容

第2章 重载道路荷载分析

2.1重载道路轴重分析

2.1.1 311国道河南段

2.1.2 107国道湖南段

2.1.3 107国道广东段

2.2轮压分析

2.3重载沥青路面荷载图示的研究

2.4轴载与轮压轮胎接地面积关系

2.5本章小结

第3章 温度对路面结构参数的影响

3.1温度研究范围的确定

3.2材料模量的确定

3.2.1面层材料模量的确定

3.2.2其他结构层模量的确定

3.3计算结构的确定

3.4本章小结

第4章 轴载换算公式的推导和分析

4.1等效换算原则的确定

4.2沥青路面弯沉的计算

4.3弯沉温度修正系数K

4.3.1 K的影响因素

4.3.2 K表达式的推导

4.4轴载换算温度修正系数α1

4.5轴载等效换算公式的推导

4.5.1轴载等效换算公式中参数b和c的确定

4.5.2轴载换算指数关系式的确定

4.5.3轴载等效换算关系式的确定

4.6本章小结

第5章 路面轴载换算示例

5.1交通量轴载调查的车型分类

5.2路面结构

5.3气温资料

5.4轴载换算

5.5本章小结

结语

参考文献

附录

致谢