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华南湿热地区纤维沥青碎石封层适应性研究
| 论文题名： | 华南湿热地区纤维沥青碎石封层适应性研究 |
| 关键词： | 道路工程;纤维沥青碎石封层;预防性养护;温度场;流固耦合 |
| 摘要： | 随着公路建设的高速发展、华南湿热地区高温多雨的气候条件以及交通量的不断增大,一些高速公路陆续出现了裂缝、坑槽和强度衰减等早期破坏现象,为避免病害的进一步发展而出现结构性的破坏,采取适当的预防性养护措施势在必行。纤维沥青碎石封层作为新型的预防性养护技术,具有防水性好、耐高温、施工方便等优点。但是,目前关于纤维沥青碎石封层的适应性研究基本属于空白,其工作环境的选择还缺乏必要的理论依据。因此,为保证纤维沥青碎石封层达到预期的使用效果,开展针对华南湿热地区交通条件、气候环境的纤维沥青碎石封层适应性研究具有重要的理论意义和应用价值。 在实验的基础上,本文首先对纤维沥青碎石封层的等效弹性模量展开研究,通过建立复合材料模型对封层的等效弹性模量进行计算,并分析了纤维掺量对封层等效弹性模量的影响,得到了封层最佳纤维体积百分含量、劲度模量、动态模量等参数,为进行封层静力学、动力学分析奠定了基础。其次,本文对华南湿热地区的车辆轴载、交通量和依托工程——“佛山一环线”的旧路病害进行了调查分析,采用ANSYS子模型技术建立了封层的有限元模型,考虑不同轴载、不同层间接触、旧路强度衰减和旧路裂缝等条件,分析了封层在多种荷载工况下的力学响应,提出了封层对不同轴载和旧路条件的适应条件。本文分析了沥青路面的动态摩擦系数特性,运用LS-DYNA软件建立封层的动力学有限元模型,考虑车速、刹车制动、纵坡等行车条件的影响,得到了纤维沥青碎石封层对不同行车条件的适应性。本文在调查与分析华南湿热地区气温、太阳辐射量等气象因素的基础上,建立了复合边界条件下的路面温度场模型,分析了周期性变温条件和热力耦合条件下封层的受力状况,并研究了车辙对封层的影响。本文分析了华南湿热地区的降水概况,研究了动水压力和孔隙水压力对封层的影响;基于流-固耦合原理,对封层的层间饱水裂缝进行了数值模拟,分析车速和裂缝长度对层间饱水裂缝扩展的影响;分析了纤维沥青碎石封层的防水机理,并通过室内实验对封层的抗渗压力值进行测定,验证了封层对华南湿热地区多雨的气候条件具有良好的适应性。 |
| 作者： | 郑仲润 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 申爱琴 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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