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原文传递基于足尺加速加载试验的柔性基层沥青路面车辙演化规律研究

论文题名：	基于足尺加速加载试验的柔性基层沥青路面车辙演化规律研究
关键词：	柔性基层沥青路面;加速加载试验;剩余寿命;承载力;车辙演化规律
摘要：	半刚性基层沥青路面因具有较高的强度和刚度、较低的造价等优点而被广泛使用，但其不透水、早期易产生反射裂缝且维修成本高等弊端使半刚性基层沥青路面难以达到长寿命使用需求，并影响了道路的行车舒适性和安全性。研究表明柔性基层沥青路面能有效避免早期反射裂缝的产生，且其病害多产生于沥青混合料面层中维修便捷。但相比之下，柔性基层沥青路面更容易产生车辙，而现有的柔性基层沥青路面结构还相对较少，难以获取大量基于工程实际的数据，仍需利用其他研究手段来分析其车辙和疲劳等病害问题。鉴于此，本文利用ALT-F600全环境加速加载实验系统，在足尺柔性基层沥青路面试验段上加载了100万次，通过试验路段铺筑时埋入的光纤光栅温度计、土压力计和应变计来获取加载过程中的路面结构内部动力学响应，对比分析理论应力应变与实测应力应变得到沥青混合料合理模量参数取值；结合沥青混合料层疲劳开裂寿命，得到基于加速加载试验的路面剩余寿命和路面承载力衰变规律，通过疲劳损伤量分析沥青混合料疲劳损伤演化，发现其呈非线性特征；并通过ALF车辙检测分析仪采集加速加载过程中的车辙变化以建立车辙预估模型。本文主要研究内容与结论如下：　　基于现有沥青混合料模量参数取值方法说明静态模量与动态模量的差异，计算不同沥青混合料模量参数和不同加载条件下的理论力学响应；结合加速加载试验数据分析不同加载条件下的结构力学响应，得到沥青层层底拉应变、路基顶面竖向压应力分别与加载轴载和加载速度的关系方程，提出应力应变的速度修正方程；将相同加载条件下的理论值与实测值对比分析，分别基于沥青层层底拉应变等效和路基顶面竖向压应力等效提出符合实际的沥青混合料和级配碎石材料的合理模量调整系数，以及合理的面层与基层模量比。　　基于实测的柔性基层沥青路面加速加载试验下的动力学响应，分析沥青层层底拉应变与沥青混合料层温度的关系，结合理论分析提出沥青混合料模量与沥青层层底拉应变的关系方程以及沥青层层底拉应变温度修正方程，并对沥青层层底拉应变进行温度修正，分析修正后的应变在标准轴载下随轴载作用次数增加的变化规律，拟合得到两者的关系方程。将温度修正后的实测沥青层层底拉应变代入已有的沥青混合料疲劳开裂模型中计算试验路面的疲劳寿命，并结合沥青层层底拉应变与轴载作用次数关系式得到基于加速加载试验的柔性基层沥青路面剩余寿命预估模型，利用疲劳损伤量分析沥青混合料的疲劳损伤演化规律，发现沥青混合料疲劳损伤呈非线性特征。结合落锤式弯沉仪实测的弯沉与试验结构的理论弯沉，通过理论分析提出基于加速加载试验的结构承载力衰变方程。　　利用ALF车辙检测分析仪采集加速加载过程中的车辙数据，分析车辙横断面形态与车辙深度随轴载次数增加的变化趋势。对实测车辙深度变化数据进行拟合分析，得到车辙深度与轴载作用次数之间呈幂指数关系。分析路面结构各基层顶部竖向压应力随轴载作用次数的变化规律，提出路基顶面竖向压应力与轴载作用次数的关系方程。基于加速加载试验选择沥青混合料模量、温度、路基顶面竖向压应变和轴载作用次数作为主要参数建立车辙预估模型，考虑实际行车速率对其进行速度修正，并说明了车辙预估模型中各参数的选取和计算方法，以及路面车辙的叠加计算过程。
作者：	代思
专业：	交通运输工程;道路与铁道工程
导师：	朱洪洲
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022