高等级道路沥青稳定基层路面结构形式与材料的研究

摘要

作为我国高等级沥青路面结构的主要形式，半刚性基层沥青路面的早期破坏：唧浆、反射裂缝等非常普遍。有些破坏已经成了半刚性基层沥青路面无法克服的顽疾。在欧美普遍使用了30～40年之久的柔性基层沥青路面却仍然保持着良好的使用状态，没有出现严重病害。这一矛盾便成为本论文研究的原因。采用怎样的沥青路面结构形式和材料便成为论文研究的中心内容。论文分为三篇，第一篇着重从理论方面阐述沥青稳定基层沥青路面的力学特性以及结构的耐久性；第二篇着重于沥青稳定基层材料的实验室开发与应用；第三篇从工程实例应用的角度和全寿命周期费用的角度分析沥青稳定基层沥青路面的优势，最后综合全文分析给出推荐的沥青路面结构。论文的研究思路首先从静态力学的角度，依据层状弹性理论体系，运用三维有限元程序分析了影响沥青路面结构应力应变响应的主要因素，并分析可能导致路面结构破坏的模式。依据结构计算分析，运用结构耐久性的观点，分析影响路面结构耐久性的因素，回答了路面结构如何实现耐久的问题。并将所得出的结论应用于对路面结构设计的指导，以及路面结构的优选。分析了不同路面结构的应力应变状态以及耐久性问题，回答了柔性基层沥青路面是否会产生反射裂缝，是否会产生更加严重的车辙等人们所关心的问题。最后根据各层应力应变状态以及各层材料可能破坏模式将路面结构做了重新划分。结合材料的特性，总结出通用的耐久沥青路面结构形式。以沥青路面结构的应力应变状态分析和沥青路面结构耐久性原理为指导思想，选择了适于柔性基层结构的两种沥青混合料为研究和开发对象。大粒径沥青混合料是一种抗变形性能优良的材料，本文着重从大粒径沥青混合料的级配角度入手，运用n法、贝雷法等级配理论的观点分析该混合料级配的特点，揭示了大粒径沥青混合料具有较强抗变形性能的原因。并选取了三种级配，两种标号的沥青，对混合料的性能做了检验和评价。认为将大粒径沥青混合料应用于路面结构的下面层和基层是充分发挥大粒径沥青混合料抗变形性能的措施。乳化沥青混合料的设计、生产、成型、养护有别于热拌沥青混合料，为此从乳化沥青混合料的自身特点入手，研究了乳化沥青混合料的级配、设计等内容，并针对三种乳化沥青混合料做了性能检验。对乳化沥青混合料在路面结构中的应用做了讨论。通过柔性基层沥青路面试验路使用状况，以及经济技术分析认为柔性基层沥青路面较半刚性基层沥青路面是更能胜任高等级沥青路面的结构形式，并具有寿命周期费用低于半刚性基层沥青路面的优势。关键词：沥青稳定基层；半刚性基层；长寿命路面；大粒径沥青混合料；乳化沥青混合料。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一篇沥青路面应力应变状态分析

第1章绪论

1.1 研究背景

1.2 国外沥青路面结构形式

1.3论文研究内容和技术路线

第2章沥青路面应力应变响应的有限元分析

2.1 路面结构有限元模型的建立

2.2路面结构参数对应力应变状态的影响

2.3基层对路基路面结构应力应变响应影响的分析

2.4 复杂荷载工况下结构应力应变的响应

2.5本章结论

第3章沥青路面结构耐久性分析

3.1 影响沥青路面耐久性的破坏形式

3.2沥青路面结构耐久性原理

3.3半刚性材料力学特性和耐久性分析

3.4不同路面结构耐久性分析

3.5 耐久性路面的四阶段设计法

3.6本章结论

第二篇沥青稳定基层材料的开发与研究

第4章大粒径基层沥青混合料的开发与研究

4.1 LSAM的结构类型

4.2 LSAM沥青混合料组成设计

4.3 三种LSAM的性能分析

4.4本章结论

第5章乳化沥青碎石基层材料的开发与研究

5.1 乳化沥青混合料在工程应用中遇到的问题

5.2 乳化沥青混合料的试验准备

5.3 乳化沥青混合料若干问题的研究

5.4 乳化沥青混合料最佳沥青用量的确定

5.5 乳化沥青混合料性能分析

5.6本章结论

第三篇沥青稳定基层材料在沥青路面中的应用

第6章试验路铺筑与观测

6.1 沥青稳定基层试验路结构组成

6.2 混合料配合比设计

6.3试验段施工

6.4试验路评价

6.5本章结论

第7章沥青稳定基层路面经济分析与推荐结构

7.1 两种路面结构技术优势比较

7.2 两种路面结构寿命周期成本分析

7.3 沥青稳定基层路面推荐结构形式

7.4本章结论

第8章总结与展望

8.1主要结论

8.2创新点

8.3 展望

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果