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季冻大温差地区长寿命沥青路面疲劳损伤特性研究
| 论文题名： | 季冻大温差地区长寿命沥青路面疲劳损伤特性研究 |
| 关键词： | 长寿命沥青路面;疲劳损伤;季冻大温差;力学响应;温度应力 |
| 摘要： | 近年来，随着我国经济的迅速发展，高速公路作为促进经济发展和满足交通需求的重要基础设施，得到了快速发展，但高速公路的早期损坏现象十分严重，尤其在季冻大温差地区，交通量的增长和复杂的气候环境严重降低了道路的使用寿命;因此，为满足季冻大温差地区社会经济发展和交通量增长需求，提高道路使用寿命，本文借鉴国内外长寿命沥青路面设计方法，结合季冻大温差地区的气候、交通等特点，开展适合该地区长寿命沥青路面结构形式及其疲劳损伤特性的研究，主要研究内容如下： （1）对季冻大温差典型气候区的气候、交通状况和路面病害进行了统计调查，总结分析了各气候因素、交通量的变化规律及常见路面病害产生的原因。 （2）基于国内外长寿命沥青路面设计理念，拟定了三种长寿命沥青路面结构，根据国内外长寿命沥青路面设计指标的研究，选取了沥青层层底拉应变、基层层底拉应力、路基顶面竖向压应变和面层剪应力作为控制指标，采用3D-MoveAnalysisVer2.1软件对柔性基层、半刚性基层和组合式基层沥青路面在动载和静载作用下的力学响应进行了系统研究，结果表明：三种沥青路面结构在静载和动载作用下力学响应均小于控制指标容许值，符合长寿命沥青路面设计指标要求。 （3）基于环境温度对沥青路面的影响，采用Abaqus软件建立了温度场及温度应力场模型，得出了沥青路面温度及温度应力在夏季高温和冬季低温环境作用下随时间和深度的变化规律，结果表明：沥青路面温度和温度应力受外界气温影响很大，冬季温度应力比夏季温度应力大。 （4）基于环境和车辆荷载的综合作用，建立温度-荷载耦合疲劳损伤模型，分析了三种路面结构沥青层拉应变，基于美国沥青学会（AI）设计法和Miner线性疲劳损伤模型，得出了柔性基层、半刚性基层和复合式基层沥青路面在设计使用年限内的累积疲劳损伤变化规律。 （5）通过室内试验对长寿命沥青路面材料进行了研究，在不同试验条件下对AC-25进行了断裂性能试验，选取了四个评价指标：强度、能量、模量和位移，对比分析了各项指标，发现温度、加载速率、预切缝长度和冻融循环次数对沥青混合料的断裂性能影响明显;在不同应力比下对AC-25和ATB-25进行了冻融循环疲劳试验，拟合了不同冻融循环次数下的应力比和疲劳寿命的对数曲线，得出了冻融循环次数与疲劳寿命之间的关系，发现随着冻融循环次数的增加，曲线下移，参数log(K)和n逐渐减小。 |
| 作者： | 陈维斌 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 滕旭秋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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