济青高速公路沥青路面维修后车辙变化规律研究

摘要

我国早期修建的高速公路已陆续进入大修期。济青高速公路是山东省首条高速公路,经过近20年的运行,仍保持了较好的路况。其路面病害状况及养护管理经营具典型代表性。其中车辙与开裂、水损坏相比,危害性最大,直接威胁交通安全,车辙已成为最主要的沥青路面损坏现象。国内外用室内试验和理论计算方法研究新建沥青路面车辙只能模拟路面的实际受力状态,和路面在自然环境状态下车辙的演变规律有一定的差异。基于实际运行状况的沥青路面维修后的车辙变化规律涉及很少,分析高速公路沥青路面维修后车辙的演变机理和变化规律对于高速公路沥青路面的养护管理具有重要的意义。
　　 本文依托济青高速公路,系统分析了济青高速公路沥青路面结构、材料类型、养护历程与管养模式、路面检测数据、交通状况和气候特点等资料,总结了济青高速公路在路面维修方面的成功经验,提出了新的沥青路面病害发展及维修历程表征法。分析了沥青混凝土路面车辙破坏类型、车辙形成的过程及导致车辙发生的关键因素,指出剪切变形是引起车辙的主要因为,良好的集料和合理的级配可以减小沥青路面车辙,选择稠度较高的沥青以及使用改性沥青可提高沥青路面的抗车辙能力。系统分析了交通量、车型、轴型、轴载、超载等济青高速公路交通特性,给出了全线上行线、下行线及各路段的交通组成特征,确定了各路段各车型轴载换算系数,计算分析了车辙有效交通量,提出了车辙有效轴次；运用数理统计方法,研究了路面维修后各因素对路面车辙的影响,分析了车辙病害发生因为及车辙变化规律。根据交通荷载、温度、路面结构参数、沥青混合料的蠕变参数,用ABAQUS有限元分析软件对车辙深度进行数值模拟,结果表明计算和实测的车辙深度基本吻合；建立了高速公路沥青路面维修后车辙深度预估模型,得到了不同轴载作用次数、沥青面层铣刨重铺厚度与车辙深度之间的关系。
　　 基于上述研究,提出了济青高速公路沥青路面维修中车辙应对策略及合理的路面铣刨厚度,为济青高速公路的养护提供了理论依据。

目录

文摘

英文文摘

CONTENTS

第一章 绪论

1.1 研究的目的和意义

1.2 国内外的研究现状

1.2.1 国外研究概况

1.2.2 国内研究概况

1.3 研究内容

1.4 创新点

1.5 研究的技术路线

第二章 沥青路面车辙成因分析

2.1 沥青路面车辙分析评价方法

2.1.1 沥青路面状况评定等级

2.1.2 车辙评价标准

2.2 车辙类型

2.3 车辙形成的过程

2.4 影响车辙的因素

2.4.1 混合料类型的影响

2.4.2 原材料

2.4.3 混合料剩余空隙率

2.4.4 气候条件

2.4.5 交通条件

2.4.6 其它因素

2.5 小结

第三章 济青高速公路养护概况

3.1 旧路概况

3.1.1 建设概况

3.1.2 养护维修概况

3.2 养护工作表征方法研究

3.2.1 济青高速正在使用的表征方法

3.2.2 建议使用的表征方法

3.3 小结

第四章 济青高速公路交通特性分析

4.1 交通量调查

4.1.1 车辆分类

4.1.2 交通量统计与分析

4.2 车辆轴载换算

4.2.1 车辆超限认定

4.2.2 常见货车类型

4.2.3 轴载当量作用次数换算

4.2.4 车辙有效交通量及轴次

4.3 小结

第五章 济青高速公路维修后路面车辙变化规律和成因研究

5.1 维修后车辙变化规律

5.1.1 路面弯沉

5.1.2 路面车辙

5.2 车辙原因分析

5.2.1 车辙原因分析

5.2.2 路面维修后车辙形成机理

5.3 小结

第六章 沥青路面维修后车辙深度数值模拟

6.1 ABAQUS有限元分析软件

6.1.1 ABAQUS结构基本原理

6.1.2 等参八结点四边形单元

6.1.3 ABAQUS的程序模块

6.1.4 模型计算参数

6.2 加铺补强层路面结构类型选择

6.3 材料性质及参数

6.3.1 沥青混合料参数

6.3.2 未铣刨层以下结构参数

6.4 荷载及胎压参数

6.4.1 荷载模型简化

6.4.2 荷载作用时间

6.5 温度参数选择

6.5.1 路面温度场分布

6.5.2 温度对沥青混合料抗变形能力的影响

6.6 维修后沥青路面车辙深度分析及比较

6.6.1 计算结果与实测数据的比较分析

6.6.2 沥青路面维修后车辙最小的最优方案

6.7 小结

第七章 结论和展望

7.1 结论

7.2 创新点

7.3 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

学位论文评阅及答辩情况表