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原文传递基于区域特征的高海拔高寒地区沥青路面横向裂缝的预测及演化规律

论文题名：	基于区域特征的高海拔高寒地区沥青路面横向裂缝的预测及演化规律
关键词：	高寒地区;沥青路面;横向裂缝;区域特征
摘要：	横向裂缝是我国高海拔高寒地区（青藏高原）沥青路面常见的病害形式。目前关于青藏高海拔高寒地区沥青路面病害的研究常参照内陆城市的研究方法或评价手段，未能充分考虑研究区域当地的环境与材料特征，且相关研究主要着重于路面病害的产生机理、处治措施以及路面材料的性能改善等方面，而在病害的预测及演化规律方面的研究则较少。此外，当地公路技术等级主要以二级及以下较低等级公路为主，其建设技术不能完全满足未来高等级公路的建设需求。　　为明确高海拔高寒地区沥青路面的区域特征（环境特征和材料低温特性），提出合理的高海拔高寒地区沥青路面横向裂缝预测方法，并揭示高海拔高寒地区沥青路面横向裂缝的演化规律，本文针对高海拔高寒地区沥青路面的横向裂缝，以G214青康公路、G109青藏公路以及共玉高速为依托工程，从气候特征、道路工程特征和病害特征对高海拔高寒地区沥青路面的区域环境展开分析；基于青藏高海拔高寒地区的环境特征，对普通沥青混合料、SBS改性沥青混合料以及温拌橡胶沥青混合料分别进行低温性能试验研究；采用NCHRP1-37A沥青路面性能预测模型与改进的灰色预测模型进行高海拔高寒地区沥青路面横向裂缝的预测研究；最后基于物元分析法对高海拔高寒地区沥青路面横向裂缝的演化规律进行定量分析。主要研究内容如下：　　（1）高海拔高寒地区沥青路面的环境特征分析　　以G214青康公路和G109青藏公路为依托工程，基于“中国气象科学数据共享服务网”和现场调研数据，从气候特征、道路工程特征以及病害分布特征等方面对高海拔高寒地区沥青路面的区域环境特征进行了分析。对研究区域各气候要素的变化特征进行了总结，并综合考虑工程特征和病害分布，对研究区域进行了分类，建立了相应的环境特征变化模型。研究成果可为青藏高海拔高寒地区道路工程的设计与施工提供理论依据。　　（2）高海拔高寒地区沥青路面材料的低温特性分析　　对普通沥青混合料、SBS改性沥青混合料以及温拌橡胶沥青混合料分别进行了低温性能试验，提出了考虑区域环境特征的沥青混合料低温抗裂性能评价方法，推荐了合理的面层材料参数组合，揭示了高海拔高寒地区沥青混合料低温性能的衰变特征。研究成果可为青藏高寒高海拔地区沥青路面材料的设计与优化提供理论支撑。　　（3）高海拔高寒地区沥青路面横向裂缝的预测　　基于高海拔高寒地区的区域特征，以G214线和G109线为依托工程，统计了共计425个观测段的横向裂缝实测资料，构建了高海拔高寒地区沥青路面横向裂缝的观测数据库。以NCHRP1-37A预测模型为主要子模型，以DGM（1,1）动态灰色模型为修正子模型，结合所构建的涵盖研究区域近30年气象数据的气候分析数据库，建立了考虑区域特征的高海拔高寒地区沥青路面横向裂缝组合预测模型（NHR-DGM组合模型），研究成果亦可为青藏高寒高海拔地区沥青路面其他病害的预测提供参考。　　（4）高海拔高寒地区沥青路面横向裂缝的演化规律　　基于NHR-DGM组合预测模型，以共玉高速试验段和生产段的五种路面结构为研究对象，结合物元分析法构建了各路面结构横向裂缝的演化曲线，从而对横向裂缝的演化规律进行了定量表征，可为青藏高海拔高寒地区项目级沥青路面病害预养护时机的确定以及病害的发育程度提供量化支撑。同时对高海拔高寒地区SBS改性沥青路面和温拌橡胶沥青路面的低温抗裂性能进行了分析，并推荐了考虑区域特征的高海拔高寒地区抗裂缝型沥青路面的合理结构。
作者：	张琛
专业：	道路与铁道工程
导师：	尤占平
授予学位：	博士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文