重载交通条件下水泥稳定砂砾基层沥青路面动力响应现场测试与分析

摘要

新疆地区气候具有典型的干旱荒漠区特点，降雨少、蒸发量大、风化作用强、昼夜温差大、夏季高温，冬季低温，日照时间长。新疆矿产资源丰富，新疆作为大宗矿产资源的运输通道，重载和超载现象较为普遍。沥青路面长期暴露于高低温交替、冻融循环、强紫外线辐射等恶劣环境条件下，加之重型车辆作用，沥青路面易产生车辙、裂缝、推移、拥包、沉陷等病害，使得沥青路面早期损坏严重，路面使用性能大大降低，使用寿命缩短。
　　获取荷载-环境耦合作用下沥青路面动力响应状态是研究沥青路面损坏模式的先决条件。国内外在此领域中研究一般采用的方法为三大类。第一类是采用理论研究的方法，采用力学计算的方法计算应力或应变的解析解;第二类是采用数值模拟的方法，使用有限元软件或公司开发的计算软件进行计算;第三类是采用埋设传感器的方法，现场实测应力、应变值。本研究采用第三种方法，着重研究本地广泛采用的水泥稳定砂砾基层沥青路面，以G216国道五彩湾至大黄山高速公路试验路为基础，现场实测沥青路面的荷载作用下的动力响力，对沥青路面在重载交通条件下的路面三向（竖、纵、横向）应变和温度、路面接地荷载进行研究分析，并给出了他们之间的函数关系式。全文的主要框架如下:
　　首先，对国内外路面动力响应分析和传感器路面监测相关领域的研究进行综述与总结，分析前期研究取得的成果和经验，提出本课题研究的必要性。
　　然后，基于新疆沥青路面气候分区，对干线公路进行病害调查，提出新疆沥青路面早期损坏模式及病害成因。通过沥青路面损坏模式的分析，初步提出新疆重载交通下，沥青路面设计应考虑的设计指标。
　　最终通过试验路埋设荷载、温度、应力应变传感器的方法和数值模拟分析，对新疆典型重载交通路面结构及设计指标进行验证。
　　本文依托于交通部科技建设项目《新疆干线公路支撑技术研究与应用示范》。采用光纤光栅传感器现场实测数据和分析，获得了路面在荷载作用下的应变特征以及与荷载、温度的关系，并给出了回归函数，该成果对于新疆沥青路面力学行为研究，以及建立沥青路面响应预估模型都具有基础性重要意义。

目录

声明

论文说明

摘要

1．1 研究背景与研究目的

1．2 国内外研究现状

1．3 主要研究内容及技术路线

第2章 新疆半刚性基层沥青路面病害调查及损害模式分析

2．1 新疆干线公路沥青路面使用性能调查

2．2 新疆干旱大温差下沥青路面病害成因分析

2．3 本章小结

第3章 新疆半刚性基层沥青路面设计指标

3．1 干旱大温差条件下新疆公路沥青路面设计依据

3．2 重载交通条件下路面设计指标和设计方法

3．4 本章小结

第4章 G216五彩湾至大黄山高速公路沥青路面监测的确定及数据采集

4．1 试验路路面结构及材料组合设计

4．2 试验路各结构层内传感器布设方案与安装调试

4．3 本章小结

第5章 基于现场实测的半刚性基层沥青路面荷载与三向应变分析

5．1 现场典型荷载-时程实测结果分析

5．2 典型荷载瞬时应变分析

5．3 试验路累积应变分析

5．4 无荷载作用下沥青层内三向应变与温度关系

5．5 本章小结

第6章 研究结论与展望

6．1 研究结论

6．2 下一步工作思路

参考文献

致谢

作者简历