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多年冻土区高等级公路路基路面结构变形特性研究
| 论文题名： | 多年冻土区高等级公路路基路面结构变形特性研究 |
| 关键词： | 高等级公路;沥青路面;结构特性;冻土地区 |
| 摘要： | 青藏高原多年冻土区为高海拔、辐射强、气温低、温差大、各类冻土广泛分布的特殊自然环境，致使路基路面性能衰变相对较快，诱发了裂缝、车辙、不均匀变形等病害，降低道路使用性能。本文采用现场测试、数值模拟的方法，对路基路面结构内温度场、位移场展开研究，分析了青藏高原多年冻土区高等级公路路基路面结构变形特性。 以青藏高原多年冻土区G109青藏公路和G214青康公路为依托，分析了道路沿线气温、辐射、降雨、冻土类型等自然环境特征；基于现场调研归纳分析了多年冻土区路基路面典型结构及道路病害类型。 建立了伴有相变的非稳态温度场、水分场及流固热耦合控制方程；以共玉高速试验段K629+800～K634+200为典型路段，选取半刚性基层沥青路面、复合式基层沥青路面和柔性基层沥青路面结构，建立了多年冻土区路基路面结构数值模型。 基于现场调研，分析了共玉高速K629+800～K634+200试验段弯沉、路面变形及病害分布特征，综合考虑承载力、路面抗变形、抗开裂等因素，评价多年冻土区试验路段路面结构路用性能，结果表明复合式基层沥青路面（4％水稳碎石、2%水稳碎石试验段）性能最好；柔性基层沥青路面（级配碎石、土工格室试验段）次之。 基于冻土区路基路面结构数值计算模型，确定典型路段温度、水分、荷载及位移的边界条件和模型计算参数，数值计算路基路面结构的位移变形，并与调研实测结果进行比较，验证所建路基路面数值模型的正确合理性。 数值计算分析了半刚性基层沥青路面、复合式基层沥青路面、柔性基层沥青路面结构的温度场变化特性，结果表明复合式基层路面结构在提高0℃冻结线、减小冻土融化等方面效果最佳。计算分析不同路面结构位移场变化规律可知，多年冻土区复合式基层路面结构变形小于半刚性基层路面结构及柔性基层路面结构。 计算分析了宽幅、窄幅复合式基层路面结构的温度场、位移场及路表沉降，可知宽幅路基路面结构有着显著的“吸热、聚热、保温”效应，其路基内部存在着范围广、温度高的高温区，结构变形大于窄幅道路结构。 |
| 作者： | 王铁权 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 毛雪松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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