重载交通下半刚性基层沥青路面结构实用性研究

摘要

由于半刚性基层强度较高因而能为“强基薄面”的路面结构提供了可靠保证，而且具有良好的经济性，在我国高等级公路中得到广泛应用。此外，半刚性基层材料的强度随着龄期的增加弯拉强度逐渐增大，能够适应重载交通发展的要求。但是目前半刚性基层路面常常因为抗剪性不足而容易产生拥包、车辙等病害，再加上重载交通日益普遍无疑加剧了病害的发展。
　　针对上述问题，本文以杭州某道路为工程背景，通过理论研究、室内试验、数值模拟等方法对重载交通条件下半刚性基层路面结构进行优化设计。首先，通过室内复合路面层间剪切试验方法对层间抗剪强度及其影响因素进行分析。在借鉴已有研究成果的基础上，结合本项目的自身特点，通过对不同粘结材料进行室内剪切试验，模拟实际路面层间的剪切作用，分析了层间界面剪切破坏过程和影响层间抗剪强度的因素，研究不同层间粘结材料抗剪强度的变化规律。分析结果表明:
　　(1)随着剪切速率的增大，复合路面层间界面抗剪强度、抗剪模量和剪切变形均随之增加。
　　(2)随着法向应力的增大，三种粘结材料的层间抗剪强度均增大。这主要是由于法向压力的增大提高了层间界面的摩阻力。
　　(3)温度对复合路面层间抗剪强度影响显著，温度升高，层间抗剪强度和抗剪模量均减小。层间粘结材料的高温稳定性是粘结材料选取的关键指标之一。
　　(4)复合路面层间剪切破坏可分为三个主要阶段;剪切破坏后，残余粘结力逐渐减小，层间剪应力值逐渐达到稳定状态，此时的剩余抗剪强度主要是层间界面摩阻力。
　　其次，通过数值模拟方法，利用ABAQUS有限元软件计算结果，阐述重载交通对路面应力响应的影响并进行量化分析。最后通过当量圆理论进行对比分析优化前后。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 选题背景

1．1．2 研究目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内研究现状

1．2．2 国外研究现状

1．3 本文主要研究内容和技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

2 杭州地区路面气候特点及交通量调查

2．1 杭州地区路面气候特点

2．2 重载交通状况调查与分析

2．2．1 样本选择

2．2．2 杭州地区交通量调查

2．3 本章小结

3 路面材料力学特性研究

3．1 概述

3．2 沥青路面材料参数的确定

3．3 水泥稳定碎石材料参数室内试验研究

3．4 本章小结

4 沥青面层与混凝土层之间剪切刚度试验

4．1 概述

4．2 试验影响因素分析

4．2．1 荷载因素

4．2．2 环境因素

4．2．3 材料因素

4．3 试验仪器与试件制备

4．3．1 试验仪器

4．3．2 试件设计

4．4 试验方案

4．5 试验结果与分析

4．5．1 剪切速率对层间抗剪强度的影响

4．5．2 法向应力对层间抗剪强度的影响

4．5．3 温度对层间抗剪强度的影响

4．6 复合路面层间剪切破坏过程分析

4．7 本章小结

5 重载交通下沥青路面结构设计研究

5．1 荷载场的确定

5．2 杭州某地沥青路面破坏数值计算分析

5．2．1 有限元模型

5．2．2 计算结果分析

5．3 杭州某地路面结构层方案

5．3．1 基层和底基层均为水泥稳定碎石

5．3．2 底基层利用原有碎石层

5．4 本章小结

6 结论与建议

6．1 主要结论

6．2 进一步研究建议

参考文献