橡胶沥青应力吸收层结构行为与路用性能研究

摘要

橡胶沥青应力吸收层是近几年来兴起的一种新型、性能优异的路面结构层间处治功能层，该功能层除具有能够将上、下结构层粘结为一个受力整体、防止动水侵入的功能之外，同时具有优异的抵抗反射裂缝、应力消散以及应力吸收能力，良好的性能，加上施工速度快、设备简单、质量易于控制，使得橡胶沥青应力吸收层在水泥混凝土路面改造工程中具有广阔的应用前景。
　　纵观国内外研究现状，虽然不少科研工作者对橡胶沥青应力吸收层的结构受力特点和路用性能做了不少研究。但是橡胶沥青应力吸收层在路面结构中的结构行为以及路用性能研究，尤其是在动水压力作用下的结构行为、改造工程实践中水泥混凝土路面层间处治方法、碎石撒布粒径与沥青加铺层级配之间关系的关键技术研究较少。
　　因此在总结分析国内外研究现状的基础上，不仅采用ANSYS有限元软件从荷载应力、荷载-温度耦合应力、动态荷载应力角度，全面研究了橡胶沥青应力吸收层在路面结构中的结构受力行为。同时又创新的使用FLUENT有限元软件和“多功能沥青混合料动态渗水试验仪”以理论结合实践的方式，对橡胶沥青应力吸收层抵抗动水冲刷的行为进行了研究。最后利用“LGZ-1结构层材料强度拉拔仪”、“多功能路面材料剪切仪”、“MTS-810疲劳试验机”从路用性能角度综合分析了橡胶沥青应力吸收层在实际工程应用过程的关键技术。
　　研究表明：在旧水泥混凝土路面加铺改造设计中，为抑制反射裂缝的发生，宜采用1~2cm，弹性模量为100~300MPa的应力吸收层材料；当选用橡胶沥青应力吸收层时，在工程应用中，推荐优先选用铣刨技术对水泥混凝土路表面进行处理，标准粗糙度对比应达到SP3等级以上，橡胶沥青洒布量建议采用2.4kg/m2，撒布的碎石粒径宜为其上层沥青加铺层级配公称最大粒径的1/3~1/2，此时可有效提高橡胶沥青应力吸收层的抗动水冲刷性能及粘结性能。相关研究成果不仅可为广大工程建设者提供工程设计理论基础，同时也为橡胶沥青应力吸收层的性能发挥及合理应用提供依据。

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第一章 绪论

1.1问题的提出及研究意义

1.2国内外橡胶沥青应力吸收层研究现状

1.3研究内容及技术路线

第二章 设置应力吸收层的沥青路面荷载应力分析

2.1材料的强度理论

2.2沥青路面荷载应力有限元计算模型与参数

2.3荷载应力的作用下应力吸收层结构受力行为

2.4本章小结

第三章 设置应力吸收层的沥青路面温度应力及耦合应力分析

3.1路面温度场计算基本理论

3.2沥青路面温度应力有限元计算模型与参数

3.3路面结构温度场计算

3.4温度应力作用下应力吸收层结构受力行为

3.5荷载、温度、耦合应力下应力吸收层结构受力行为对比分析

3.6本章小结

第四章 设置应力吸收层沥青加铺结构动力学分析

4.1动力学基础

4.2动态荷载的模拟

4.3加铺结构动力学有限元模型及参数

4.4动态荷载作用下应力吸收层结构受力行为

4.5设置应力吸收层的旧水泥混凝土路面力学响应灰关联分析

4.6本章小结

第五章 橡胶沥青应力吸收层抵抗动水行为研究

5.1沥青混合料结构特征理论

5.2基于多孔介质理论的沥青加铺层内部动水行为数值模拟

5.3动水压力对沥青加铺层层间影响分析

5.4橡胶沥青应力吸收层抗渗行为研究

5.5本章小结

第六章 橡胶沥青应力吸收层路用性能研究

6.1橡胶沥青应力吸收层结构组成及性能特点

6.2层间界面处理方法与评价

6.3粘结性能

6.4疲劳性能

6.5本章小结

第七章 结论与展望

7.1主要结论

7.2创新点

7.3有待进一步研究的问题

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢