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原文传递重载条件下沥青路面疲劳响应及设计方法研究

论文题名：	重载条件下沥青路面疲劳响应及设计方法研究
关键词：	重载交通;沥青路面结构;路面疲劳;路面设计方法;疲劳破坏机理;沥青混合料;疲劳模型;力学响应分析;动态模量;设计指标;实验设计;疲劳寿命;疲劳开裂;模式;力学分析;理论分析;路面结构组合;拉伸疲劳试验;调查;指标和标准
摘要：	近年来，随着国民经济的迅速发展，我国道路交通状况发生了巨大的变化，重载交通已成为普遍存在现象。在这种情况下，沥青路面在使用过程中出现了不同形式的路面早期损害，其中疲劳开裂损坏已成为沥青路面的主要病害之一。针对沥青路面的疲劳破坏国内外进行了大量的研究，但相关力学分析研究很少单独分析沥青路面疲劳破坏机理；而目前国内外主要疲劳模型是在不同的试验方法、试验条件下得出的，各自有其具体的适用范围；同时现有的沥青路面结构设计方法中考虑了一些和沥青路面路用性能相关的指标和方法，但很少针对路面的损坏模式和破坏机理来选择相应的设计指标和标准，以达到控制路面相关损坏的目的。基于上述背景，论文主要从重载下沥青路面的损害模式、沥青混合料疲劳模型及考虑沥青路面疲劳破坏的路面结构设计方法等三个方面进行了研究。论文首先对重载交通进行调研和现场调查，分析了交通轴载谱，得出重载交通的主要特征。研究认为重载交通特征主要表现为重轴载、交通量大和胎压高三个特点。论文选取不同典型沥青路面结构，采用有限元方法针对重载交通的特点进行了路面结构力学响应分析，其中重点分析了沥青路面结构面层的力学响应及其应力应变规律。同时实地调查重载条件下典型路段沥青路面发生破坏的主要特点及破坏特征，在重载条件下沥青路面破坏主要集中在轮迹带及其附近位置，以纵向裂缝和车辙变形破坏为主。综合力学分析结果和路况调查结果，采用强度理论和疲劳理论，分析了沥青路面的破坏原因，得出沥青路面的主要损害模式及破坏机理。论文分析了疲劳寿命的主要影响因素，并结合理论分析结果，采用三种沥青混合料，应用均匀实验设计方法，进行了不同温度、频率、应力比水平等试验条件下的间接拉伸疲劳试验，提出了适应于常规荷载和重载条件的基于沥青饱和度、温度、频率、初始应变及初始劲度模量的沥青混合料疲劳模型，并与国内外模型进行了对比分析，结果表明论文模型具有较好的比对性，可用于沥青混合料疲劳寿命的预估。同时提出了沥青混合料动态模量回归模型，并提出了动态模量推荐值。在以上工作的基础上，结合沥青路面损害模式及破坏机理，论文以现行规范为基础，结合目前国内外沥青路面设计方法，从沥青路面疲劳破坏角度出发，提出了在重载条件下控制沥青路面疲劳开裂的设计指标、疲劳标准及设计方法。并进行了轴载换算、沥青面层容许拉应力计算公式等内容的研究，提出了设计流程图，给出了典型算例。并提出了重载交通下沥青路面设计及路面结构组合的建议。论文最后对依托工程多段试验路进行测试，以验证理论分析及相关成果的合理性与正确性。关键词：重载，非均布荷载，力学响应，损害模式，疲劳机理，动态模量，均匀实验设计，疲劳模型，疲劳指标，设计方法
作者：	谢军
专业：	道路与铁道工程
导师：	郭忠印
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：	2006
正文语种：	中文