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原文传递西藏级配砾石柔性基层沥青路面结构研究

论文题名：	西藏级配砾石柔性基层沥青路面结构研究
关键词：	级配砾石;沥青路面;非线性模型;疲劳寿命;柔性基层
摘要：	西藏地区海拔高、气候寒冷、交通量相对较少，公路路面的破坏形式主要以冻害和半刚性基层沥青路面的反射裂缝为主。与半刚性基层沥青路面相比，级配砾石柔性基层沥青路面具有更好的抗冻性、抗反射裂缝性能，本文通过对级配砾石柔性基层沥青路面的研究以提高西藏公路的使用耐久性，减少路面的养护和维修费用。另外，西藏地区交通相对不便，公路建设材料外运困难，采用级配砾石柔性基层沥青路面能够充分利用当地极为丰富的砂砾石材料，从而大大降低工程造价，促进西藏地区低等级道路交通的发展。本文通过室内试验结合理论分析，研究了级配砾石混和料的非线性承载力特性与级配砾石基层沥青路面中沥青混凝土的疲劳寿命；通过室内试槽试验和在西藏铺筑试验路分析了级配砾石基层沥青路面结构的路用性能，具体内容如下：通过击实试验和CBR试验研究得出最大粒径37.5 mm比最大粒径为31.5 mm的级配砾石混合料最大干密度和CBR值都要大；通过水稳定性试验研究得出级配砾石混合料具有较好的水稳定性，0.075mm的部分含量是影响级配砾石混和料的水稳定性的关键；通过回弹模量试验研究了级配砾石混和料最大粒径与回弹模量的关系、不同压实度与回弹模量的关系、含水量与回弹模量的关系，冻融对级配砾石混和料回弹模量的影响，通过研究得出37.5～31.5mm这级粗砾石的存在对级配砾石混和料整体强度的提高起到了一定的作用，级配砾石混和料压实度在94％～98％之间改变时材料抵抗变形的能力改变不大，随着级配砾石混和料水分的蒸发承载力逐渐提高，级配砾石混合料具有较好的抗冻性，0.075mm的部分含量是影响级配砾石混和料的抗冻性的关键；结合回弹模量试验结果，通过理论分析建立了级配砾石混和料冻融前后的非线性承载力模型，级配砾石混和料冻融前的非线性承载力模型为E=（296.5432-488.785σ3）σ1+254.4512，级配砾石混和料冻融后的非线性承载力模型为E=（279.9624-465.345σ3）σ1+238.235；通过对级配砾石基层沥青路面的室内试槽试验与检测研究得出所选结构中基层和沥青混凝土是主要的承重层，要想减小路面车辙，一个方面措施可以采取提高级配砾石基层和沥青混凝土的承载能力，另一个措施就是要提高沥青面层的厚度；在进行室内劈裂疲劳试验的基础上建立了沥青混凝土应变疲劳方程，并结合有限元计算得到的沥青混凝土层底拉应变结果对试验路结构中沥青混凝土面层进行了疲劳寿命分析，分析得出试验路结构冻融后沥青路面的疲劳寿命仅是无冻融沥青路面疲劳寿命的56％，但无论是有无冻融破坏的两种情况均能满足疲劳寿命的要求。通过对级配砾石基层沥青路面试验路的铺筑和不同时期的路用性能检测，了解到级配砾石柔性基层沥青路面的裂缝率和破损率均远远小于半刚性基层沥青路面，级配砾石柔性基层沥青路面具有良好的路用性能。研究的成果为进一步研究级配砾石基层材料的非线性特性与级配砾石基层沥青混凝土路面的疲劳寿命奠定了基础，对今后西藏地区级配砾石基层沥青路面的推广与应用具有重要的参考价值。
作者：	张毅
专业：	材料学
导师：	梁乃兴
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文