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原文传递沥青混合料抗剪试验方法及抗剪参数研究

论文题名：	沥青混合料抗剪试验方法及抗剪参数研究
关键词：	沥青混合料;抗剪试验;方法及;单轴贯入试验;抗剪性能;抗剪强度参数;受力状态;道路;初期损坏;沥青路面;试验模型;剪应力;数据的处理;结构设计;三维有限元分析;试验结果;试验方法;理论分析;剪切作用;荷载
摘要：	随着高速公路里程与日俱增，由于交通量和车辆荷载的激增，超载车辆以及平均车速的提高，沥青路面的破坏出现了新的趋势。本文根据当前路面中存在的各种初期损坏，分析出现初期损坏的内因及外因，认为混合料抗剪性能的不足是其发生初期损坏的重要原因，因此在混合料设计时应该考虑其抗剪性能。为了了解剪应力在道路中的分布规律，本文选取了最有代表性的几条道路，并借助实测轮胎的接地压力图，进行了三维有限元分析，从中找出了剪应力在实际路面结构中的变化规律，找到了最大剪应力在路面中的作用位置。进而从理论分析上得出：当前的大部分道路其早期的位于轮迹带上的纵向裂缝，并非拉应力破坏的，而是超重轮载强大的剪应力造成，然而当前的道路设计中，从结构设计到混合料设计，并未考虑荷载的剪切作用，这是造成道路早期出现开裂的重要原因之一。因此，在将来的混合料和结构设计中，考虑荷载对路面和混合料的剪切作用，是一项迫切而重要的任务。由于三轴试验操作的复杂性，以及其不能很好地反应车轮荷载作用在路面上受力状态。本文建立了单轴贯入的试验模型，该试验模型操作简单，物理意义明确。为了证明该试验方法的可行性，利用选取的七条实际道路，通过有限元的分析，找出了道路在标准受力状态下其结构内的受力状态，同时给出了单轴贯入时不同尺寸试件和不同大小压头时的受力状态，分别对两种模型下的应力分布进行了比较。给出了与道路中受力最为接近和最相似的试件尺寸和压头尺寸。初步建立的单轴贯入试验的雏形。有了试验模型，试验数据的处理方法至关重要。通过大量的试验比较和理论分析，本文认为单轴贯入试验可以采用统一的抗剪强度参数，因为对于不同级配类型的混合料，在单轴贯入试验中其应力值的大小与弹性模量无关，而泊松比的大小可以不予考虑。因此，本文给出了抗剪强度参数，从而大大方便了单轴贯入数据的处理。为了检验试验方法的可行性和可靠性，采用AK13I、SMA13A和AC16I型混合料，利用不同的沥青和不同的石料进行了单轴贯入试验。并对不同级配、不同集料、不同沥青时的抗剪性能进行了分析和比较。同时还分别对抗剪性能与用油量、加载速率以及空隙率之间的规律进行了分析，并与国内外的三轴试验结果进行了比较。从试验的结果看，该试验方法是可行的，也是可靠的。利用弹性力学的知识和莫尔圆理论，分析了国外给出的两种抗剪理论和标准，分别指出了其优缺点。并结合三维有限元的力学分析，利用单轴贯入的试验结果，提出了相应的抗剪参数诺模图。并且利用现场钻取的试样进行了单轴贯入试验，利用提出的标准进行了分析。关键词：沥青路面，初期损坏，混合料抗剪性能，单轴贯入试验，抗剪强度参数，抗剪诺模图
作者：	毕玉峰
专业：	道路与机场工程
导师：	孙立军
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学道路与机场工程系
学位年度：	2004
正文语种：	中文