详情

原文传递沥青路面水泥冷再生基层疲劳寿命及可靠度分析

论文题名：	沥青路面水泥冷再生基层疲劳寿命及可靠度分析
关键词：	沥青路面;水泥冷再生基层;疲劳寿命;可靠度分析;可持续发展;路用性能
摘要：	冷再生技术的开发与应用是解决废旧路面材料的重要措施。将废旧沥青混合料和无机结合料循环再生利用，一方面解决了废旧材料对环境的污染，另一方面，用再生废旧集料代替天然集料，可以减少天然集料的消耗，从而减少对天然砂石的开采，缓解天然集料日趋匮乏的压力并降低大量开采砂石材料对生态环境的破坏，保护人类赖以生存的环境，这也符合人类社会可持续发展的要求。因此道路冷再生技术必然将成为公路建设可持续发展的最重要技术之一，应用前景十分广阔。　　目前，冷再生技术的运用关键在于冷再生混合料作为基层能否满足新路面对基层的各项路用性能的要求。以往对冷再生混合料作为基层的路用性能的研究中，重点在于对冷再生基层材料的强度方面的研究，并得到了许多结论，但是对其疲劳性能的研究还不充分。本论文重点既是对冷再生基层混合料的疲劳性能进行研究，并得到一定的研究成果。　　本文依托辽宁省高速公路管理局的课题《辽宁省沥青路面冷再生基层材料疲劳性能的试验研究》，以沈营线和十大线试验路为研究对象，对冷再生基层材料的疲劳性能进行系统的研究，并且采用试验与理论相结合的方法，预估路面结构材料的疲劳寿命。具体研究内容有：利用MTS810液压伺服疲劳试验机，对相同级配和水泥剂量的冷再生基层材料的梁式试件进行疲劳试验研究。其中，水泥剂量均为5％，冷再生基层材料中分别加入0％、20％、40％碎石新骨料。通过研究建立这三种冷再生基层材料的疲劳寿命方程，并进行疲劳性能分析。论文得出试验材料的疲劳性能最好的是添加40％碎石新骨料的冷再生基层材料，添加20％碎石新骨料的冷再生基层材料次之，相对最差的是纯冷再生基层材料。利用断裂力学方法对冷再生基层材料的疲劳裂纹扩展进行分析，分析裂纹扩展主要控制要素，以Forman公式为基础，进而推导出疲劳寿命预估方程。分析疲劳方程中参数的取值方法并给予算例。通过疲劳方程计算的结果对影响疲劳寿命的因素进行分析，并将疲劳方程计算的结果与通过实验方法得到的寿命对比，结合试验路的实际情况，说明疲劳方程计算的方法完全可取并且较为合理。依据疲劳寿命服从威布尔分布，利用威布尔分布的概率密度函数推导出威布尔可靠度函数，利用此函数分别计算了实验条件下、标准轴载作用下冷再生基层材料的疲劳寿命可靠度。分析试验路情况，结合可靠度计算结果，推荐在冷再生基层材料中掺加碎石量在10％-20％，疲劳性能和疲劳可靠度都较为理想。　　本文研究结果表明，冷再生基层材料疲劳寿命可基于Forman公式进行理论预估：掺加碎石的冷再生基层材料的疲劳性能要好于纯冷再生材料；掺加20％碎石比纯冷再生材料在标准轴载作用下，设计使用年限内不发生疲劳破坏的概率有很大提高。
作者：	臧芸
专业：	建筑与土木工程
导师：	张海
授予学位：	硕士
授予学位单位：	沈阳建筑大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文