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辽宁省长寿命沥青路面重载作用下的结构响应分析
| 论文题名： | 辽宁省长寿命沥青路面重载作用下的结构响应分析 |
| 关键词： | 沥青路面;筑路材料;疲劳损伤;路面结构 |
| 摘要： | 我国众多处在繁重交通下的传统半刚性基层沥青路面在建成之后不久即出现严重的车辙、裂缝和水损害等病害，造成了不良的社会、经济和环境影响。这一现象表明：传统的路面结构设计理念给出的半刚性基层路面结构无法应对日益繁重的交通。长寿命沥青路面很好地解决了上述问题。长寿命沥青路面具有很高的结构承载力，同时它们在使用寿命内需要很少或者不需要大的结构性修复或重建，这保证了低用户延迟。长寿命沥青路面的全寿命周期成本相对于传统沥青路面要低些。 本文依据国内外长寿命沥青路面的发展现状，结合我国半刚性基层沥青路面的实践经验，针对辽宁省气候、交通和常用沥青路面结构，推荐在该地区可行的三种长寿命沥青路面结构：半刚性基层沥青路面，柔性基层沥青路面，组合式基层沥青路面。定义重载为单个轮载不小于20kN，频繁作用于道路的车辆。为实现长寿命，重载作用下沥青路面结构不应出现一次性的极限破坏（一般不会出现），也不应出现疲劳破坏。应用有限元方法分析重载条件下路面结构路表拉应变、沥青层底面拉应变、路基顶面压应变。选用四种常见的货车轮轴组合：单轴单轮组、单轴双轮组、双轴双轮组、三轴双轮组。为模拟标准轴载和超载，应用了圆形和矩形两种轮胎接地压力分布型式，其中矩形接地压力应用了四种大小的荷载和相应分布方式。沥青路面采用了普通模量沥青混凝土和高模量沥青混凝土。根据有限元计算结果评估三种结构，尤其是我国传统的半刚性基层沥青路面结构能否实现长寿命以及为实现长寿命可采取的措施；并对比分析三种路面结构承受超载的能力。 本研究通过计算分析得到以下结论：首先，三种长寿命沥青路面控制指标是沥青层底水平纵向拉应变，该值在正常荷载水平下出现在中面层层底。普通模量沥青层路面结构不能实现长寿命，高模量沥青层路面结构可以实现长寿命。长寿命沥青路面路表疲劳开裂不可避免，所以需要定期的修复或者罩面。其次，单轮较双轮组，对路表下一定深度路面材料造成的疲劳损伤更大。再次，保持轮载不变，联轴增加导致路面响应增大。最后，给出三种长寿命沥青路面结构承担下列超载仍旧可以实现长寿命：半刚性基层沥青路面：超载50％，轮载37.5kN；柔性基层沥青路面：超载10%，轮载27.5kN；组合式基层沥青路面：超载10%，轮载27.5kN。长寿命半刚性基层沥青路面结构相对于柔性基层和组合式基层具有更高的承载力。我国可将半刚性基层用于长寿命沥青路面。 |
| 作者： | 周长俊 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 冯德成 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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