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原文传递沥青路面结构与材料设计一体化研究

论文题名：	沥青路面结构与材料设计一体化研究
关键词：	沥青路面;路面结构;主抗疲劳区;主抗车辙区;层位分工论;贝雷法FAc比;粗集料设计密度
摘要：	我国目前存在半刚性基层沥青路面结构设计和材料设计脱节的问题。为解决这一问题，防止路面由此出现早期破损，论文对半刚性基层沥青路面各沥青结构层的层位分工特性、合理层厚和基于层位分工论的沥青混合料设计方法进行了系统的研究。首先，论文分析了半刚性基层沥青路面疲劳裂缝的形成机理。并采用粘弹性层状体系理论和计算机程序进行力学研究，发现在常温条件下，由荷载引起的半刚性基层沥青路面面层内部常温拉应力沿路面竖向的分布规律为：当所有层间完全连续接触时，面层内部的不出现拉应力；当基层与面层之间部分连续接触或完全光滑接触(其余各层间完全连续接触)时，面层内部的常温拉应力数值从面层顶面向面层底面逐渐增大，并在面层底面取得最大值。由此确定半刚性基层沥青路面的主抗疲劳区位于下面层。其次，论文分析了半刚性基层沥青路面温缩裂缝的形成机理。并采用希尔斯(Hills)和布来因(Brien)提出的低温温缩应力计算公式进行力学研究，发现半刚性基层沥青路面的面层内部低温温缩应力数值，从面层底面向面层顶面逐渐增大，并在面层顶面取得最大值。由此确定半刚性基层沥青路面主抗低温缩裂区位于上面层。再者，论文分析了半刚性基层沥青路面车辙的形成机理。并采用粘弹性层状体系理论和计算机程序进行力学研究，发现在高温条件下，由荷载引起的半刚性基层沥青路面面层内部高温剪应力τmax数值，从面层顶面和面层底面同时向路面深度为7cm的面层中部位置逐渐增大，并在该面层中部位置取得最大值。由此确定半刚性基层沥青路面的主抗车辙区位于中面层，而上面层和下面层对抗车辙只起次要作用。论文通过以上粘弹性层状体系应力分析结果，发现对于半刚性基层沥青路面，当面层与基层之间的接触条件由完全连续向部分连续转变，并进而向完全光滑转变时(其余各层之间保持完全连续)，沥青面层内部的高温剪应力和常温拉应力逐渐增大，证实了增强面层与基层层间结合能力的重要性。然后，论文研究了贝雷法级配参数对沥青混合料性能的影响，并根据层位分工论和试验方法，研究了半刚性基层沥青路面各沥青结构层的层位分工特性、合理层厚和合理的贝雷法级配参数。对于沥青上面层，CA比的合理取值为0.4，要求范围为0.4～0.45；FAc比的合理取值为0.5，要求范围为0.45～0.5；以ρ设/ρ松表示粗集料设计密度与粗集料松装密度的比值，ρ设/ρ松的合理取值为100％，要求范围为95％～105％。对于沥青中面层，CA比的合理取值为0.4，要求范围为0.4～0.45；FAc比的合理取值为0.4，要求范围为0.35～0.45；ρ设/ρ松的合理取值为100％，要求范围为95％～105％。对于沥青下面层，CA比的合理取值为0.4，要求范围为0.4～0.45；FAc比的合理取值为0.5，要求范围为0.45～0.5；ρ设/ρ松的合理取值为95％，要求范围为95％～100％。论文还研究了根据半刚性基层沥青路面各沥青结构层的层位分工特性确定沥青混合料配合比性能检验指标的方法，以确定合理的最佳沥青用量。最后，论文通过勉宁高速公路课题试验路面与原设计沥青混凝土路面的对比研究，证实了结构与材料设计一体化方法对于半刚性基层沥青路面具有较好的工程实用性。
作者：	吕文江
专业：	道路与铁道工程
导师：	戴经梁
授予学位：	博士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文