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柔性基层沥青路面结构力学特性分析
| 论文题名： | 柔性基层沥青路面结构力学特性分析 |
| 关键词： | 柔性基层;沥青路面结构;基层沥青路面;稳定碎石基层;半刚性基层材料;弹性层状体系理论;路面设计方法;力学响应;结构形式;结构方案;层间粘结;比较分析;参数敏感性分析;有限元软件;模拟计算分析;路面结构组合;路面反射裂缝;线弹性材料;抗弯拉强度;高等级公路 |
| 摘要： | 随着我国高等级公路的长期应用与研究，半刚性基层沥青路面的一些固有缺陷逐渐暴露出来，主要表现在半刚性基层材料收缩量较大、水稳性差、排水性能差，从而导致沥青路面产生开裂、卿浆、松散等破坏现象，严重影响道路的服务功能，也直接影响半刚性基层沥青路面的使用寿命和服务水平。为了解决半刚性基层沥青路面早期破坏严重的缺陷，越来越多的研究开始致力于寻找新的路面结构形式，柔性基层沥青路面逐渐进入研究人员的视野。 柔性基层沥青路面一般包括无结合料粒料（底）基层沥青路面、沥青稳定碎石基层（下卧粒料层或者直接放在改善的路基土上）沥青路面。其中，沥青稳定碎石基层材料具有较高的抗剪强度、抗弯拉强度和耐疲劳性等优点。沥青稳定碎石基层材料与半刚性基层材料相比，不易产生收缩开裂和水损害；沥青稳定碎石基层作为应力消散层，可以有效地减少路面结构中的应力集中现象，可以大大延缓路面反射裂缝的发生；同时，沥青碎石基层材料与面层材料的结构相似，基层可以与沥青面层间粘结牢固，并且两种材料的模量接近，路面结构的受力、变形更为协调。在欧美等国，这种路面结构形式广泛应用于高速公路和重交通公路，并取得了良好的效果，但是在国内相关研究才刚刚起步。 本文结合柔性基层沥青路面的特点，首先研究了沥青路面结构的破坏形式和机理，介绍了有限元弹性层状体系理论，然后针对我国现行的柔性路面设计方法，采用ANSYS有限元软件建立路面结构实体模型，对弹性层状体系的层间粘结状况和土基材料的本构模型进行模拟计算分析。结果表明，设计理论假设层间完全连续和假定土基为线弹性材料对沥青稳定碎石柔性基层沥青路面的力学响应有很大的影响，使设计的路面结构偏于不安全状态。 为了进一步了解沥青稳定碎石柔性基层沥青路面的优缺点，本文研究了四种不同类型路面结构的力学响应特点并进行了比较分析，结果表明柔性基层沥青路面的综合性能优于其它三种路面结构；然后对和左试验路段推荐的路面方案进行比较分析，分析表明路面结构方案II-1力学性能最优；最后对路面结构方案II-1进行了参数敏感性分析，并进行参数优化，得到优化的路面结构组合，为柔性基层沥青路面设计人员提供参考经验。 |
| 作者： | 汪欢 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 欧湘萍 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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