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原文传递道路路面半刚性基层材料及设计参数的研究

论文题名：	道路路面半刚性基层材料及设计参数的研究
关键词：	半刚性基层材料;路面结构;水泥稳定碎石;骨架结构;公路设计
摘要：	随着我国国民经济的发展，对公路要求愈来愈高。在这种情况下，一种既能满足当前交通量，又能满足耐久性和经济性要求的路面结构--半刚性基层路面结构应运而生。它是我国推行的一种强基薄面路面结构，具有良好的水稳性、耐久性、抗冻性以及强度高等优点。目前水泥稳定碎石、二灰稳定碎石，这两种形式的路面基层在高等级公路建设中应用较为广泛。本文分析了水稳碎石和二灰碎石的组成结构及强度形成机理，最终选定悬浮密实结构与骨架密实结构的水泥稳定碎石、二灰(不掺水泥)稳定碎石作为本文的研究对像。并且本文提出了一种新的改良逐级填充法用以半刚性材料骨架结构的设计与检测，这种新的改良逐级填充法是在传统逐级填充法的基础上使用旋转压实仪，并且借助体积指标进行嵌挤分析，从而实现科学的设计骨架结构，并对骨架结构可靠性进行检测，相比传统的方法更具有可操作性，数据更加准确可信，为半刚性材料骨架结构的确定提供了很好的设计思路与操作方法。针对济南当地半刚性材料设计参数取值较为混乱的现状，本文对悬浮密实结构与骨架密实结构的水泥稳定碎石、二灰(不掺水泥)稳定碎石的不同龄期抗压回弹模量、劈裂强度等进行了系统的室内试验研究，论证地提出材料的设计参数取值范围，并与《规范》推荐取值范围作对比分析。为了验证了室内试验推荐取值范围的可靠性，本文研究了回弹模量、劈裂强度与龄期之间的关系，得出回归公式，准确的描述了半刚性基层材料设计参数与龄期之间的相互关系。并采用FWD对半刚性基层进行了现场测试，首次提出了采用传递矩阵法反算半刚性基层单层抗压回弹模量(反算得出的模量为材料的模量真实值)。通过单层的模量反算并借助回归公式，可以计算并检验刚完工的半刚性基层能否在达到设计龄期时，达到刚度设计要求。最终通过现场FWD试验并借助回归公式反算济南市西区某半刚性路面单层抗压回弹模量，并与室内试验推荐取值范围作对比，验证了室内试验推荐取值范围的可靠性。为了对比在公路设计中，使用室内试验推荐取值范围与《规范》推荐取值范围所产生的差异，本文采用大型有限元分析软件ANSYS建立三维半刚性基层路面模型进行模拟计算。模型材料取值分别采用室内试验推荐取值与《规范》推荐取值，对比两种取值状况下模型的路表弯沉值和层底应力状态。又根据近来国内外研究，认为路面和轮胎之间接地形状不完全是圆形，更大程度上表现为矩形；作用力分布也不是均匀的，随荷载的增加及胎压的不同有很大变化。本文建立了矩形荷载形式的路面模型，进行弯沉计算、层底应力计算。对比矩形荷载形式与双圆荷载形式在设计过程中产生的差异。最终建议：从如何在公路设计中做到既保证公路质量又保证达到良好的经济效益、节约资金的角度出发，济南地区在路面设计过程中，材料设计参数应该在本文室内试验推荐取值范围内取值。而且在验算层底拉应力时，除了按照《规范》使用双圆荷载进行计算，可以考虑使用矩形荷载形式进行层底应力计算。模型
作者：	郝广晋
专业：	道路与铁道工程
导师：	任瑞波
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东建筑大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文