马庆雷[1]2006年在《基于刚性基层的耐久性沥青路面结构研究》文中研究指明沥青路面越来越多的早期病害以及频繁的大中修改造，使得公路建设的可持续发展受到了严重的挑战。耐久性沥青路面(Durable Asphalt Pavement)是一种永久性沥青路面或长寿命沥青路面，是在影响路面结构耐久性的内、外因素作用下，沥青路面在设计使用期内，无需花费大量资金维修与养护就能满足道路的使用功能。 本文深入分析了基层类型对路面结构耐久性能的影响和目前常用半刚性基层存在的主要问题，对基于刚性基层的沥青路面结构应力及其设计方法进行研究，形成了较为系统的成果： 通过调查及理论分析，提出了基于刚性基层的耐久性沥青路面结构，采用应力吸收层、大粒径沥青碎石混合料等结构层可有效地防止刚性基层因温度应力而引起的沥青面层反射裂缝。 利用叁维有限元模型，分析了沥青面层厚度、基层厚度、基层模量和地基模量等参数对刚性基层的荷载应力、温度应力及其两者之间的耦合应力的影响规律及其显着性。得出了标准轴载作用下基层应力以及不同轴轮型荷载作用下混凝土基层底面的荷载应力、温度应力及耦合应力的实用计算公式。 通过非荷载应力分析，建立了低配筋率连续配筋混凝土基层温度应力简化模型，分析了连续配筋混凝土基层温缩应力受粘结刚度系数、配筋率、裂缝间距、混凝土线胀系数、板厚、混凝土模量、年平均降温等参数的影响规律。 进行了基于耐久性的刚性基层沥青路面结构组合设计，提出考虑荷载型和温度型反射裂缝技术要求的沥青面层的推荐厚度，以及普通水泥混凝土基层、贫混凝土基层厚度范围与合理切缝间距，建立了刚性基层沥青路面的结构设计方法。 采用寿命周期费用分析方法，评价了刚性基层耐久性沥青路面不同结构的经济性。结果表明，在设计基准期内，刚性基层沥青路面较半刚性基层沥青路面具有使用寿命长，减少行程时间费、车辆运行费和事故费，可在较长时间内保持较高的服务能力，大大减少时间寿命周期费用。
乔琳[2]2013年在《二级公路沥青水泥复合式路面研究》文中提出贫混凝土作为基层可满足大交通量和重载交通路面的使用要求，因此贫混凝土基层沥青路面越来越多的用于高速公路中。而根据交通部“十二五”规划，我国将加大国省干线改造力度，大量修建二级公路，有很多干线公路、运输路线、厂矿道路等均需要设计重载沥青路面。为此，本文主要研究针对于二级公路的沥青水泥复合式路面，即贫混凝土基层沥青路面结构。首先，分析了贫混凝土基层材料的力学特性，通过沥青水泥复合式路面的主要破坏形式，提出这种结构特性的评价指标，即：沥青面层层底拉应力、贫混凝土基层层底拉应力、底基层层底拉应力、路表弯沉、面层剪应力与路基顶面压应变六个力学指标，并得出在双圆均布荷载和沿路面深度处各力学指标的最不利位置。其次，选取了面层模量和厚度、基层模量和厚度、底基层模量和厚度以及路基的模量7个因素，通过正交分析法得出了每个因素对各力学指标影响程度的顺序。再次，对贫混凝土基层厚度和模量、水泥稳定碎石底基层厚度、沥青面层厚度和模量对路面结构各力学指标的影响进行了详尽的计算分析，得出各自的影响规律。通过对沥青水泥复合式路面缺陷的分析，推荐设置防裂夹层的改善措施，对橡胶沥青防裂夹层材料，运用ABAQUS有限元软件分析了设置防裂夹层对贫混凝土基层沥青路面结构应力的影响规律，为结构设计提供了重要依据。最后，通过综合分析研究，提出适合于二级公路的沥青水泥复合式路面的合理结构，并且对沥青面层材料、贫混凝土基层材料以及防裂夹层材料的具体要求进行了总结。
何春燕[3]2013年在《玄武岩纤维贫混凝土基层复合式沥青路面结构研究》文中进行了进一步梳理玄武岩纤维贫混凝土复合式沥青路面(BFRLC+AC)是综合了玄武岩纤维贫混凝土基层的高强度与沥青层的行车舒适性一种新型复合式沥青结构。玄武岩纤维贫混凝土基层的高强度可以满足大交通量和重载路面的要求。因此，BFRLC+AC结构将逐渐成为高速公路长寿命路面结构的发展方向之一。本文依托宁道高速公路实体工程，进行室内试验研究了掺不同玄武岩纤维掺量贫混凝土的强度、模量等力学性能。试验结果表明，玄武岩纤维能提高贫混凝土的各项强度、模量指标。在叁维等参元理论和弹性层状体系理论的基础上，运用大型通用有限元分析软件ANSYS，对BFRLC+AC复合式路面结构的荷载应力和温度应力进行了计算；分析确定了结构的临界荷位以及路面各参数对BFRLC板应力的影响规律，得出BFRLC+AC路面临界荷位与普通水泥混凝土路面一致，为纵缝边缘板中位置；确定了BFRLC板的平面尺寸，提出BFRLC板最佳横缝间距为10m~15m。在现有相关理论研究基础上，根据BFRLC+AC路面结构设计独特性，提出了BFRLC+AC路面结构设计标准及满足抗反射裂缝要求的沥青层厚度理论计算方法。参照规范设计有沥青上面层的混凝土板应力分析的设计方法，提出了玄武岩纤维贫混凝土基层厚度设计方法。运用有限元软件ANSYS及弹性层状体系理论，得出了有沥青面层与没有沥青面层玄武岩纤维贫混凝土基层的荷载应力、温度应力关系式；运用MATLAB软件进行线性回归得到了不同沥青层厚度对玄武岩纤维贫混凝土基层荷载应力、温度应力的影响系数B和B＇。最后，结合宁道高速公路实体工程，验证了现有试验路设计结构的合理性，并提出了BFRLC+AC路面结构设计方法。
曹花丽[4]2014年在《高等级公路贫混凝土基层沥青路面研究》文中指出贫混凝土基层沥青路面兼备沥青混凝土和水泥混凝土两者的优点，刚柔相济，承载力高，能较好适应目前大流量交通和重载交通的发展趋势，因此越来越多的应用到了高速公路路面结构中。为了发展和推广新的路面形式，进行贫混凝土基层沥青路面结构的研究，具有十分重要的现实意义和广阔的应用前景。本文的研究主要针对于高等级公路的贫混凝土基层沥青路面。首先，分析了贫混凝土基层材料的力学特性，通过分析贫混凝土基层沥青路面的主要破坏形式，提出对这种结构的特性的评价指标，即：沥青面层层底拉应力、拉应变，贫混凝土基层层底拉应力，底基层层底拉应力，路表弯沉，面层剪应力、剪应变与路基顶面压应变八个力学指标，并得出沿路面结构深度的各力学指标的最不利计算位置。其次，选取面层模量和厚度、基层模量和厚度、底基层模量和厚度、路基模量和轴载等12个因素，通过正交分析法得出了每个因素对各力学指标影响程度的顺序。再次，对贫混凝土基层厚度和模量、沥青面层厚度和模量、水泥稳定碎石底基层厚度以及轴载对路面结构各力学指标的影响进行了详尽的计算分析，得出各自的影响规律。通过对贫混凝土基层沥青路面缺陷的分析，推荐设置橡胶沥青防裂夹层做为改善措施。运用通用有限元软件ABAQUS分析了设置防裂夹层对贫混凝土基层沥青路面结构应力的影响规律，为结构设计提供了重要依据。最后，通过分析研究，提出了适合于高等级公路的贫混凝土基层沥青路面的合理结构，并分析了超载率为30%和50%情况下所需要的贫混凝土基层沥青路面的结构厚度。总结了贫混凝土基层材料以及防裂夹层材料的生产和施工的具体要求。
郭红兵[5]2008年在《大粒径沥青碎石缓解层沥青路面结构分析》文中研究表明基层分为柔性基层、半刚性基层及刚性基层叁种。半刚性基层具有整体强度高、板体性好、承载力强且便于取材等优点,但其自身收缩裂缝及引起的沥青面层反射裂缝难以避免。刚性基层沥青路面具有整体性好、承载力高、抗冲刷性强、路面柔顺、易维修等特点,但刚性基层刚度大,易温缩、干缩而产生开裂,该路面结构中同样存在沥青面层反射裂缝问题。因此,有必要开展设置裂缝缓解层的抗反射裂缝措施的相关研究,探索沥青路面新结构。本文主要进行了以下叁个方面的研究工作:(1)根据路面断裂力学基本理论与二维有限元方法,对设置开级配大粒径沥青碎石(OLSM)缓解层的沥青路面反射裂缝扩展路径进行了数值模拟。(2)应用叁维有限元方法,对设置OLSM缓解层的沥青路面车辆荷载应力、温度应力及耦合应力进行了力学分析。(3)通过对设置OLSM缓解层和普通AC缓解层的沥青路面结构进行耦合应力对比分析,探讨了OLSM缓解层的防裂机理。研究表明:在轮载与温度共同作用下,沥青路面反射裂缝并非直线向上扩展,而是呈“之”字形向上延伸;尤其是在OLSM缓解层中,当裂缝扩展遇到孔隙时,其扩展路径被孔隙所阻隔而愈呈“之”字形;裂缝向上扩展的“之”字形路径曲折程度取决于OLSM缓解层的厚度、空隙率、孔的形状及其分布形式等因素,裂缝扩展路径愈曲折,裂缝自下而上扩展至沥青面层顶部的时间越长,从而延长了路面使用寿命。轴载、OLSM缓解层厚度、沥青混凝土面层厚度是车辆荷载应力的主要影响因素;降温幅度、OLSM缓解层模量、厚度及空隙率、沥青混凝土面层模量及厚度是温度应力的主要影响因素;降温幅度、OLSM缓解层厚度、沥青混凝土面层厚度是耦合应力的主要影响因素。OLSM中大粒径矿料多、沥青含量少及空隙率大,这种多空隙结构可有效阻断裂缝尖端的扩展路径,削弱拉应力和拉应变的传递能力,从而消散和吸收路面结构应力。此外,OLSM收缩系数较小,其大粒径和多空隙结构具有较大的塑性变形能力,可充分吸收裂缝释放的应变能,减小路面结构裂缝处的应力集中现象,从而延缓反射裂缝向上扩展的速度。OLSM缓解层的防裂效果显着优于普通AC缓解层。
仰建岗[6]2003年在《贫混凝土基层沥青路面结构分析与设计研究》文中提出贫混凝土是一种优良的基层材料，可满足大交通量和重载路面的使用要求。本文通过室内试验和理论分析，对贫混凝土基层沥青路面结构设计方法进行了系统研究。研究了贫混凝土的力学特性包括强度、模量、疲劳特性和收缩特性，并确定各相关的路用参数。在现有研究成果基础上，补充计算了贫混凝土基层沥青路面的荷载应力和温度应力，并分析了各因素的影响。在反射裂缝产生和发展机理分析的基础上，计算在基层接缝处产生的水平位移，利用弹性理论分析基层接缝处水平位移对沥青面层底部的撕裂作用，利用断裂力学理论分析裂纹在面层的扩展速率，由此确定基于抗反射裂缝的沥青面层合理厚度，并探讨相关的反射裂缝处治措施。考虑控制面层反射裂缝和基层疲劳开裂，提出贫混凝土基层沥青路面的设计标准。根据贫混凝土的疲劳方程，推导出贫混凝土的轴载换算系数。最后提出贫混凝土基层沥青路面结构设计方法。
郭红兵[7]2013年在《设置开级配大粒径沥青碎石裂缝缓解层的沥青路面抗裂机理研究》文中认为为了解决半刚性基层沥青路面、旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构以及刚性基层沥青路面共同存在的沥青面层反射裂缝问题，以及半刚性基层沥青路面的水损害问题，近年来我国部分学者提出开级配大粒径沥青碎石混合料（Open-graded Large StoneAsphalt Mixes, OLSM），并将其作为裂缝缓解层设置在沥青面层的下面层，铺筑在带有裂缝（或接缝）的半刚性基层、旧水泥混凝土路面板或贫混凝土刚性基层之上。针对OLSM缓解层沥青路面的研究仍处于室内试验及试验路铺筑阶段。本文在已有研究成果的基础上，继续对OLSM的材料组成设计、路用性能进行试验研究，对OLSM缓解层沥青路面的细观结构及其宏观力学响应进行系统、深入地理论分析，在理论计算的基础上，结合试验段修筑情况，提出OLSM缓解层沥青路面结构的设计步骤及流程。本文以国内外OLSM参考级配为基础，应用变I法原理设计OLSM-25级配，结合空隙率（15%～20%）要求，提出OLSM-25推荐级配范围，通过试验研究其力学特性、高温性能、低温性能及水稳定性，提出OLSM-25技术指标。采用离散元方法，对AC-16、AC-20、OLSM-25的间接拉伸（劈裂）试验进行数值模拟；结合试验段修筑情况，建立设置OLSM-25裂缝缓解层的沥青路面离散元模型，在车辆荷载偏载作用下，对不同类型裂缝缓解层、不同级配OLSM-25裂缝缓解层的细观结构进行对比分析。采用有限元方法，建立设置OLSM-25裂缝缓解层的沥青路面有限元模型，对不同类型裂缝缓解层、不同级配OLSM-25裂缝缓解层的沥青路面进行应力分析及疲劳分析。在分析国内外沥青路面设计方法的基础上，考虑我国沥青路面存在基层开裂早期破坏的实际情况，提出OLSM缓解层沥青路面结构的施工建议、设计步骤及流程，推荐基于抗裂性能的OLSM缓解层沥青路面合理结构。通过研究表明：（1）在峰值轴向力作用下，当沥青混合料圆柱体试件开裂破坏时，随着沥青混合料公称最大粒径的增大，试件内部的微裂缝数量逐渐减少。与AC-16、AC-20相比，OLSM-25的间接拉伸抗裂效果显着。（2）在车辆荷载偏载作用下，当裂缝缓解层厚度相同时，OLSM-25裂缝缓解层底部A点颗粒的竖向接触力、竖向运动速度及竖向位移量均小于普通AC-25裂缝缓解层的对应值，OLSM-25裂缝缓解层的抗裂效果优于普通AC-25裂缝缓解层。（3）OLSM裂缝缓解层的耦合应力小于其荷载应力或温度应力；对于设置OLSM裂缝缓解层的刚性基层沥青路面结构设计，以OLSM裂缝缓解层的荷载应力或温度应力不超过其自身材料的容许抗拉强度作为设计依据，计算确定OLSM裂缝缓解层的合理厚度。（4）与相同厚度的普通AC-25裂缝缓解层相比，OLSM-25裂缝缓解层具有较高的承载能力和良好的应力消减及缓解性能；采用OLSM-25裂缝缓解层可有效减缓基层裂缝的扩展速率，显着提高沥青路面结构的疲劳寿命。（5）在实际工程应用中，综合考虑应力缓解效果、变形能力、减缓基层裂缝扩展速率、延长沥青路面疲劳寿命及施工中的离析问题等因素，选择材料组成相对偏粗、空隙率适中的2#级配OLSM-25作为裂缝缓解层，既达到缓解应力、减缓基层裂缝扩展速率的目的，又满足其路用性能要求，同时具有一定程度的变形能力，有效延长了沥青路面结构的使用寿命。
刘兴[8]2010年在《张石高速公路重载长寿命沥青路面结构研究》文中研究指明在国内,交通量随着经济文化的快速增长,道路荷载在不断增加,这对路面的承受能力提出了新的挑战,其结果使得沥青路面过早地出现损害,影响路面行车状况,危及行车安全。当前的路面结构设计是否适应新的交通特点形式下的使用要求,应怎样建立经济合理的路面结构设计是近来设计研究人员急需解决的问题。长寿命路面已成为世界各国研究的热点内容,并在欧洲,美国,日本,南非等国家进行了实践,取得一定的研究成果。本文结合张石高速公路具体的情况,针对道路界普遍存在叁种不同形式基层的沥青路面结构,运用有限元方法和正交试验法对矩形非均布荷载作用下的不同基层形式路面结构进行了弹性有限元分析和等效轴载换算。本文第一部分,采用间隙式方法对交通量进行了调查,包括各类车重、轴重以及车轮轮载压力。调查结果显示,该高速公路为重载交通,超载严重。本文第二部分,从我国目前应用于重载长寿命沥青路面结构的各类形式基层中,选用有代表性的基层的材料进行材料的性能特点和路用特点分析。本文第叁部分,进行了轮胎荷载作用面积、轴载与轮胎接地面积的关系、轮胎接地压力分布形式的重载特性调查研究,并拟定不同基层的路面结构,利用正交试验方法和有限元法对比分析各因素对路面结构的影响。本文第四部分,对叁种不同的基层路面结构确定其各自的等效换算指标,并进行等效轴载换算公式的推导。
彭翀[9]2006年在《贫混凝土基层沥青路面抗反射裂缝结构研究》文中认为反射裂缝是贫混凝土基层沥青路面主要的早期破损形式。在行车荷载和温度应力的反复作用下，贫混凝土基层中裂缝或接缝上方沥青路面的微裂缝将不断扩展、增密并贯穿连通形成宏观裂缝，导致路面结构破坏。开展沥青路面裂纹形成机理及扩展行为的研究，明确裂缝产生和扩展时的应力状态和扩展路径，对提高沥青路面结构抗裂性能，优化路面结构设计，改进现有路面设计方法都具有非常重要的意义。 本文首先通过对大量国内外相关文献和研究成果进行研究和总结，分析了反射裂缝的产生机理，以及贫混凝土基层沥青路面结构中裂纹扩展路径的模拟方法，并应用有限元程序分析了路面结构在温度应力作用下路面结构中裂纹的扩展行为，预测并比较不同路面结构的疲劳损伤寿命。通过变换各结构层的厚度、模量，对沥青面层在行车荷载和温度荷载及其耦合作用下的应力状态进行了理学分析，分析了铺设应力吸收层状况下各种因素对沥青面层底部产生的应力集中的影响。并通过理论分析和有限元计算分析研究，推荐出不同情况下的基于抗反射裂缝结构层的贫混凝土基层沥青路面的结构组合。
邱阳阳[10]2013年在《基于弹塑性有限元法的沥青路面局部应变与疲劳寿命预估》文中研究表明沥青路面作为高等级路面常采用的路面形式，发挥着其特有的行车舒适性优势，但在作为常见病害裂缝的影响下，道路结构的稳定性和承载力会逐渐降低，进而加剧了道路的破坏，影响着道路的正常使用，缩短其使用寿命。当前国内外关于沥青路面疲劳开裂的机理认识是一致的，但是研究方面不够深入系统，故有必要对沥青路面疲劳开裂进行研究，了解分析沥青混合料的疲劳特性以及路面结构受力特性，提出有效的沥青路面疲劳寿命预估方法。本文在分析国内外研究成果的基础上，提出了基于局部应变的沥青路面疲劳寿命预估方法。通过室内沥青混合料直接拉伸试验和循环拉伸实验分析其疲劳特性，结合有限元方法确定拉应变阀值和极限值，应用多级多试件实验方法，确定不同应变比下混合料疲劳寿命，分析平均应力的影响，综合四种应变比不同疲劳寿命建立应变－疲劳方程。根据室内混合料疲劳实验数据，采用弹塑性有限元方法，建立二维Drucker-Prager弹塑性本构模型，分析温度、轴载、面层厚度和模量、基层厚度和模量、防裂层厚度和模量等因素对刚性基层接缝处沥青混凝土路面应变的影响规律，并计算接缝处沥青混凝土路面结构荷载应变以及温度应变，运用麦夸特法+通用全局优化法拟合出沥青面层底部荷载以及温度应变的实用计算公式，同时确定路面作用有效轴载。基于断裂力学理论，结合应变－疲劳方程和Miner线性疲劳累积损伤理论，提出沥青路面疲劳寿命预估方法，并与实际路面算例对比验证其可靠性。
参考文献：
[1]. 基于刚性基层的耐久性沥青路面结构研究[D]. 马庆雷. 长安大学. 2006
[2]. 二级公路沥青水泥复合式路面研究[D]. 乔琳. 烟台大学. 2013
[3]. 玄武岩纤维贫混凝土基层复合式沥青路面结构研究[D]. 何春燕. 长沙理工大学. 2013
[4]. 高等级公路贫混凝土基层沥青路面研究[D]. 曹花丽. 烟台大学. 2014
[5]. 大粒径沥青碎石缓解层沥青路面结构分析[D]. 郭红兵. 长安大学. 2008
[6]. 贫混凝土基层沥青路面结构分析与设计研究[D]. 仰建岗. 长安大学. 2003
[7]. 设置开级配大粒径沥青碎石裂缝缓解层的沥青路面抗裂机理研究[D]. 郭红兵. 长安大学. 2013
[8]. 张石高速公路重载长寿命沥青路面结构研究[D]. 刘兴. 长沙理工大学. 2010
[9]. 贫混凝土基层沥青路面抗反射裂缝结构研究[D]. 彭翀. 长安大学. 2006
[10]. 基于弹塑性有限元法的沥青路面局部应变与疲劳寿命预估[D]. 邱阳阳. 长安大学. 2013
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