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原文传递沥青路面车辙产生机理及预估方法研究

论文题名：	沥青路面车辙产生机理及预估方法研究
关键词：	沥青路面;产生机理;车辙预估模型;永久变形;单轴贯入试验;抗剪强度;沥青混凝土;剪应力;路面结构类型;路面设计方法;行车速度;系统分析;实际调查;变形规律;车辙深度;不同温度;有限元计算;线性叠加原理;数据;实测
摘要：	车辙是高等级沥青路面的主要损坏类型之一，国内外大量的观测结果表明车辙主要有四种类型：磨耗型、压密型、结构型和失稳型。对于半刚性基层沥青路面而言，车辙主要来源于沥青混合料的剪切流动，同时包含一小部分压密变形；切槽试验显示变形主要局限于沥青层内，基层几乎没有任何形变。基于此，本文首先采用实测轮胎接地压力对沥青路面内的剪应力场进行了系统分析，得出了轴载、胎压、水平力、层间状态、路面结构类型及结构参数对剪应力影响的一般性规律，并发现车辙变形沿深度的分布规律与剪应力的分布基本一致，因此车辙预估中应该考虑剪应力。通过全国部分地区的现场实际调查及试验研究发现车辙深度与路肩处芯样的抗剪强度成反比关系，即路肩处芯样抗剪强度越大相应轮迹带车辙深度越小，这也充分说明采用单轴贯入试验测得的抗剪强度进行车辙预估是可行的。在系统分析车辙影响因素的基础上，提出了一种新的车辙预估模型框架及亚层永久变形叠加的思想，该模型综合考虑了温度、作用次数、材料性质、荷载、行车速度以及路面结构等因素；进而根据遗传算法的基本原理，提出了建立车辙预估模型的试验数据处理方法、编制了相应的程序。在此基础上，根据不同温度、荷载和厚度条件下的室内车辙试验结果，结合单轴贯入抗剪试验和有限元计算对车辙预估模型的具体形式进行了探讨，在大量分析的基础上提出了一种新的车辙预估模型形式，之后利用相关试验及有限元计算的结果确定了车辙预估模型的基本参数，并利用不同级配、不同温度、不同荷载下的轮辙试验进行了验证，结果表明该模型能较好的模拟不同条件下沥青混凝土的变形规律，也说明本文提出的模型形式具有良好的通用性。同时，根据波耳兹曼线性叠加原理在预估模型中考虑了行车速度。实验室得出的车辙预估模型只是对沥青混凝土变形规律的一种高度模拟，并不能准确反映实际路面的永久变形状况，因此本文采用环道实验的实测数据对沥青混凝土永久变形预估模型进行了标定，综合考虑了侧向隆起以及行车速度等因素；并采用现场实际调查的车辙数据对沥青路面车辙预估模型进行了检验，结果表明计算值与实测值相当接近，说明本文提出的车辙预估方法是比较可靠的，采用本文提出的方法进行车辙预估是可行的。最后，对控制车辙的路面抗剪设计方法进行了探讨，并给出了相应的设计流程和实例。路面设计方法中增加抗剪设计指标，可以有效的控制车辙、推移等剪切破坏，实现路面结构和材料设计一体化。关键词：沥青路面，车辙，破坏机理，剪切变形，剪应力，抗剪强度，预估模型，分层叠加，抗剪指标
作者：	苏凯
专业：	道路与铁道
导师：	孙立军
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学交通运输工程学院
学位年度：	2007
正文语种：	中文