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沥青路面结构车辙模拟及抗车辙性能研究
| 论文题名： | 沥青路面结构车辙模拟及抗车辙性能研究 |
| 关键词： | 沥青路面;路面结构;抗车辙性能;数值模拟;有限元分析 |
| 摘要： | 车辙是目前我国高等级沥青路面的主要病害之一。国内进行沥青路面设计时，普遍认为，一是半刚性基层沥青路面抗车辙性能强，而柔性基层沥青路面抗车辙性能差；二是沥青路面的车辙与沥青层的厚度关系很大，沥青层越厚，抗车辙性能就越差。加上我国沥青路面结构设计采用的是弯沉和弯拉应力指标，致使国内千篇一律地采用“强基薄面”的半刚性基层沥青路面。而目前这种路面结构存在着早期病害的问题，车辙破坏也很严重，这与当初的设想相差甚远。为此，本文将进行不同沥青路面结构车辙模拟，分析其抗车辙性能，考察沥青层厚度与车辙的关系，重新审视路面结构、沥青层厚度与车辙的关系。以期改善目前我国沥青路面结构单一的问题，并能为高温、重载条件下沥青路面结构选择以及厚度设计提供参考依据。 本文主要采用ABAQUS有限元软件进行沥青路面结构车辙数值模拟计算，而ABAQUS有限元软件自带的时间硬化蠕变模型不能反映出沥青混合料的粘弹性变形特性。为此，本文首先对此蠕变模型进行了改进，采用能够更好地表征沥青混合料变形特性的修正Burgers模型，借助ABAQUS有限元软件的UMAT子程序功能，二次开发出修正Burger蠕变UMAT子程序，以此改进模型进行车辙数值模拟计算。 为了选择代表性的沥青路面结构，本文汇总分析了我国主要高速公路以及试验段沥青路面结构形式，从而选定了三种不同基层沥青路面结构，包括常规半刚性基层沥青路面结构、采用沥青稳定碎石和级配碎石的柔性基层沥青路面结构以及柔性基层与半刚性基层相结合的组合式基层沥青路面结构。之后，对所选定的三种不同基层沥青路面结构进行了温度场对比分析，以为后文变温车辙计算提供温度场数据源。 为了进行沥青路面结构车辙性能分析，本文对所选定沥青路面结构采用的路面材料进行了组成设计及性能试验，确定出其相应的材料参数。沥青材料蠕变参数采用局部加载三轴蠕变试验确定，瞬时弹性参数由抗压回弹试验确定，而半刚性材料弹性参数及级配碎石弹塑性参数参考以往文献确定。然后，借助前期二次开发的修正Burgers蠕变UMAT子程序，对所选定的三种不同基层沥青路面结构进行了变温车辙计算，详细对比分析了不同沥青路面结构车辙发展规律以及抗车辙性能。同时，变换沥青层厚度，考查了沥青层厚度与车辙的关系。 |
| 作者： | 付凯敏 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 黄晓明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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