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原文传递全厚式沥青路面疲劳性能研究

论文题名：	全厚式沥青路面疲劳性能研究
关键词：	全厚式沥青路面;疲劳极限;路面结构组合;动态模量;疲劳性能;力学响应分析;疲劳预估模型
摘要：	全厚式沥青路面是一种直接将沥青混合料铺筑在路基上的一种路面结构形式，柔性基层的加入可以很好地避免反射裂缝等早期损坏问题，同时可以降低路面厚度、节省石料、延长路面结构使用寿命。　　在此背景下，本文依托佛清从高速试验路，通过查阅国内外文献、室内动态模量试验、疲劳试验和计算分析等手段，对全厚式沥青路面的疲劳性能进行了研究。主要内容如下。　　首先，分析了全厚式沥青路面的损伤机理，总结了全厚式沥青路面的主要破坏形式。针对全厚式沥青路面的主要破坏形式分析了全厚式沥青路面的设计理念，给出了设计指标建议。在此基础上，提出了三种全厚式沥青路面结构组合建议。　　其次依托佛清从试验路结构，进行了沥青混合料配合比设计和动态模量试验。采用单轴压缩试验测试了各沥青混合料的动态模量，分析了温度、频率两个因素对沥青混合料动态模量和相位角的影响，并绘制了动态模量主曲线。　　采用四点弯曲疲劳试验测试了各沥青混合料的疲劳寿命，分析了各沥青混合料的疲劳性能；综合对比了国内外沥青混合料的疲劳预估模型，建立了以应变、劲度模量和沥青饱和度为参数的疲劳预估模型，并结合试验数据进行模型拟合，添加了沥青混合料参数，建立了符合试验路的全厚式沥青路面疲劳预估模型。　　在室内试验的基础上，采用法国标准，利用法国路面设计软件Alize对全厚式沥青路面进行了计算分析，结合疲劳预估模型，对比了疲劳寿命预测值与交通量；分析了层间连接状态、温度、不同结构层厚度和模量对沥青层层底弯拉应变和疲劳性能的影响。　　最后，对试验路概况进行了介绍，对现场所测弯沉数据进行了模量反算，并将反算模量与实测模量进行了对比分析；结合前文室内试验和力学响应分析，结果表明试验路结构和材料满足使用要求。　　研究表明，全厚式沥青路面的破坏形式主要为自上而下的疲劳开裂、剪切破坏和永久变形，提出沥青层层底拉应变、容许剪应力和路基顶面压应变作为控制指标，并提出三种全厚式沥青路面结构组合形式；动态模量随着温度的升高而降低，温度较低和频率较低时的变化幅度均较大；相位角随着温度的变化先增大后减小，且相位角的峰值对应的温度随着频率的降低而降低；沥青混合料的动态模量随着频率的增大而增大，温度越低趋势越明显；35℃以下时相位角随频率的降低而增加，35℃以上时相位角随着频率的降低而降低，频率较低时的变化幅度较大，频率较高时变化幅度有所下降；FAC-13的疲劳性能最好，AC-25的疲劳性能最差，表明在一定范围内增加沥青含量可以提高沥青混合料的抗疲劳性能，沥青类型会影响沥青混合料的疲劳性能；确立了以应变、劲度模量、沥青饱和度和沥青混合料调整系数为参数的疲劳预估模型，并以此进行了力学响应和疲劳分析；路面结构连续连接时可以显著改善沥青路面的疲劳性能，降低沥青层层底拉应变，提高路面疲劳寿命；温度升高时会影响路面的抗疲劳性能，降低路面疲劳寿命；基层厚度对沥青层层底拉应变和全厚式沥青路面疲劳寿命的影响最为显著，其次是联结层的厚度，磨耗层和疲劳层厚度对其影响相似且较小；路基模量对沥青层层底拉应变和全厚式沥青路面疲劳寿命的影响最为显著，其次是基层模量，联结层模量和磨耗层模量的影响相对较小。
作者：	李小勇
专业：	道路与铁道工程
导师：	韦金城
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东建筑大学
学位年度：	2021