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基于组分作用的沥青路面层间抗剪性能探究
| 论文题名： | 基于组分作用的沥青路面层间抗剪性能探究 |
| 关键词： | 沥青路面;层间抗剪;组分作用;有限元 |
| 摘要： | 层间抗剪性能是指沥青路面在剪切荷载作用下维持层间联结的能力。充分的层间抗剪性能保证了荷载在层间的有效传递，使多层沥青路面体系联结为整体进而达成理想的使用性能和服役寿命。为从作用机理的层面建立对层间抗剪性能深刻的认识，本文应用试验探究与有限元模拟相结合的方法，明确了层间抗剪性能的组分构成，并根据组分的作用效果就各类因素对层间抗剪性能的影响开展了详尽讨论。 首先，本文依托直剪试验评价了粘层洒布量、上下层沥青混合料类型、上铺层压实度和法向荷载等因素对层间抗剪性能的影响，并测定了沥青混合料的抗剪强度、层间粘结材料的抗剪/抗拉强度。从层间界面及其构成部分两方面，对层间抗剪性能进行了讨论，并为有限元模拟提供了材料参数。 随后，本文通过以彩色沥青为结合料，清晰地展现了层间界面上嵌挤、粘层和空隙的形态，由形态推导了层间抗剪性能各组分的作用行为，为解释试验现象提供了参考。通过观察层间抗剪失效模式，分析了层间抗剪性能各组分所包含的联结作用，并比较了各组分在不同路面结构层间作用效果的差异。 最后，本文依托真实的材料参数和层间界面，建立起直剪试验有限元模型，将层间抗剪性能各组分作为控制变量。对难以在试验中控制的粘层厚度、粘结强度、接触面积、嵌挤形态、嵌挤强度等变量开展了讨论，并就摩擦组分存在与否进行了判定。依托模型完成了对试验现象的解释，并对各组分的作用行为建立起更深刻的认识。 经对沥青路面层间抗剪性能的系统性研究，本文得出的主要结论为：沥青路面层间抗剪性能是嵌挤与粘结的结合，而不含摩擦；法向荷载与层间抗剪强度间的线性正相关关系是由沥青路面的内摩擦效应所致。嵌挤是集料/沥青胶浆嵌挤作用的集合，粘结则包括结合料和粘层的粘聚/粘附作用，二者间存在相互促进的交互机制。受嵌挤形成方式的影响，层间抗剪强度与上铺层抗剪强度更具关联；而微小的嵌挤形态即可显著提高层间抗剪性能。粘层以局部连续、点状积聚的形态分布于层间，其可加强粘结并填补空隙；但其对下承层表面纹理的覆盖也将削弱嵌挤，此即是粘层润滑作用的实质。 |
| 作者： | 秦承暄 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | Fwa Tien Fang |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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