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山西高速公路沥青路面裂缝形态分类方法及成因分析
| 论文题名： | 山西高速公路沥青路面裂缝形态分类方法及成因分析 |
| 关键词： | 高速公路;沥青路面;裂缝形态;分类方法;养护策略 |
| 摘要： | 裂缝是山西省高速公路最典型的路面病害，并且裂缝形态、类型多种多样。本文通过对路面裂缝的成因和形态进行深入分析，并形成一种具有较强针对性和可操作性的裂缝分类方法，有助于养护部门对路面裂缝进行有针对性的的养护处治，提升裂缝处治效果，节约养护资金。 首先，本文对山西重要高速公路路面裂缝形态进行大规模调研，充分掌握其形貌特点和分布特征。调研结果表明，山西高速公路路面裂缝以贯穿横缝、轮迹带范围内的纵缝为主，横缝间距20~30m，平均每米纵缝长度达0.87m/m，多数路段出现纵横缝交织网裂。 其次，本文在典型裂缝处钻芯取样，并利用CT扫描技术和MIMICS软件重构三维裂缝，对裂缝开裂模式和三维形态进行深入研究。分析表明，山西路面裂缝开裂模式可分为4种，分别为自上而下型、自下而上型、上下发展型和上下贯穿型。其中，低温横缝为自上而下型开裂模式，发育深度大，渗水通道宽，对路面影响较大；轮载区纵缝、块状网裂等表面裂缝也为自上而下型开裂模式，但向下扩展路径曲折，渗水性较低。自下而上型裂缝通常为半刚性基层反射裂缝，在特殊情况下基层裂缝会在沥青面层产生对应裂缝，形成上下发展型和上下贯穿型裂缝，对路面损伤程度较大。 再次，本文通过MATLAB软件建立含界面过渡区的随机骨料细观模型，结合ABAQUS有限元软件模拟沥青混合料路面表面裂缝的产生和反射裂缝的扩展过程，并探究不同因素对裂缝扩展的影响。结果表明，表面裂缝在路表会多点同时起裂，因此在融汇发展的过程中会出现曲折而不连续的现象；反射裂缝裂尖应力集中现象明显，会在远低于材料抗拉强度的荷载下扩展，扩展路径单一。骨料分布形式、初始裂缝长度、界面过渡区抗拉强度和荷载分布形式对主要开裂模式均没有明显影响，但会在一定程度上影响裂缝的起裂点、开裂荷载和扩展路径。 最后，本文对山西高速公路的路面裂缝主要成因进行梳理，提出基于成因分析的路面裂缝形态分类方法，经测试该方法可操作性强、分类准确度高。本研究通过大规模取样和裂缝渗水试验探究不同裂缝缝深度发育规律及对路面的影响程度，最终根据裂缝特点提出针对性养护措施。 |
| 作者： | 王金鸣 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 赵永利 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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