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荷载与渗压耦合作用下沥青混凝土路面疲劳性能研究
| 论文题名： | 荷载与渗压耦合作用下沥青混凝土路面疲劳性能研究 |
| 关键词： | 沥青混凝土路面;流固耦合;超孔隙水压力;疲劳性能;荷载作用;渗压耦合 |
| 摘要： | 随着我国高速公路建设迅猛发展和交通事业服务水平的不断提高，与此同时路面早期病害的产生也有所发展，致使沥青路面的使用性能与寿命低于应有的设计水平。据研究表明:水是沥青路面早期破坏的主要因素，水损坏现象是最主要、危害最大的早期损坏类型，已被公认为我国沥青路面早期损坏中排在第一位的破坏模式。因此深入研究沥青混凝土路面在复杂水环境下的疲劳破坏机理，有利于进一步加深对沥青路面水损坏和沥青路面疲劳破坏的认识。 本文首先从理论上对车辆行驶产生的动水压力及超孔隙水压力对混合料造成水损坏的破坏机理进行阐述，分析了荷载与渗压耦合作用下水损坏产生的必然性。从研究沥青混合料的渗透性能入手，运用自制变水头柔性侧壁渗透仪测定了沥青混合料在不同空隙率水平下的渗透系数，为后续试验确定试件的空隙率提供参考;通过自动沥青路面分析仪(APA)对三种浸水沥青混合料受四种因素影响的疲劳敏感性进行了详尽的分析;此外，本研究采用室内大型动三轴仪，选用脉冲半正弦矢波对试件施加偏应力，对荷载与超孔隙水压力共同作用下沥青混凝土的疲劳性能和超孔隙水压力的演变规律及影响因素进行了分析。 本文的主要结论如下: 1.沥青混合料的渗透系数与空隙率有良好的相关性，此外，对于三种混合料类型而言，渗透系数与有效空隙率之间的相关性都要高于渗透系数与总空隙率之间的相关性。 2.APA试验表明:就四种因素对浸水混合料疲劳敏感性的影响程度来看，水的因素影响最大(平均比值为2.15)，其次为空隙率(平均比值为1.9)，第三为荷载因素(平均比值为1.52)，对浸水混合料疲劳敏感性影响最弱的为频率因素(平均比值为1.19);就三种级配而言，三种混合料类型对四种因素的浸水疲劳敏感性由小到大依次为SMA-13＜AC-16＜AC-20，且三种混合料浸水疲劳寿命的大小大致为SMA-13＞AC-16＞AC-20。 3.大型动三轴试验表明:在水损害状态下，AC-20型混合料的疲劳寿命随空隙率的增大而缩短;加载次数与超孔隙水压力的关系曲线在加载过程中呈现出与疲劳曲线相对应的三个阶段;沥青混合料孔隙内的超孔隙水压力峰值与空隙率的大小呈正相关;加载频率或者荷载越大，超孔隙水压力峰值也越大;超孔隙水压力峰值与疲劳寿命表现出良好的线性关系，在这种线性关系中，混合料的浸水疲劳寿命随超孔隙水压力峰值的增大而减小。 研究成果为揭示沥青混凝土路面在荷载与渗压耦合作用下水损坏的产生机理提供了新的思路和理论基础，为沥青混凝土路面在实际工程中的设计提供了借鉴。 |
| 作者： | 谭栋杰 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 吴国雄 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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