[博士]大粒徑透水性瀝青混合料結構層的路面結構研究

內容簡介

　　[博士]大粒徑透水性瀝青混合料結構層的路面結構研究　　學科專業(yè):道路與鐵道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：東南大學　　學位年度：2009　　大粒徑透水性瀝青混合料(Large Stone Porous asphalt Mixes, LSPM)是一種新型的、性能優(yōu)異的柔性基層瀝青混合料，具有公稱最大粒徑大、空隙率大、瀝青用量較少、嵌擠效果好等特點，從而具有較好的抗車轍、排水和高溫穩(wěn)定性，并且可以一定程度上適應下部結構層的不均勻變形。這種材料目前在新建、加鋪等工程中得到了大規(guī)模應用。然而，圍繞LSPM應用，還有一個問題魚待解決，那就是不同應用條件下，含LSPM瀝青路面結構的合理組合問題?！　? 含LSPM瀝青路面結構從應用條件上可分為新建、改建加鋪等兩種，而加鋪又可以細分為:直接加鋪、銑刨到(底)基層頂加鋪和銑刨舊路面至土基頂再加鋪路面這三種情況.其中最后一種與新建基本相同，可合并考慮。　　針對以上三類應用條件，在調查分析基礎上，提出了含LSPM結構的初步組合方案，然后進行力學分析，考察LSPM層的受力狀態(tài)，確定LSPM層的合理厚度。這個厚度范圍是8-12cm，在厚度小于8cm時，該材料施工中易發(fā)生離析，大于12cm則會對上部瀝青面層層底拉應力(應變)造成不利影響?！　? 舊路表面結構性病害的存在使加鋪結構受到不利影響，通過試驗段多種設備的現(xiàn)場實測和對比，確定了以裂縫、坑洞為代表的結構性病害位置附近的強度衰變規(guī)律，然后將其帶入有限元計算模型，分析了這兩種典型結構性病害對加鋪結構的影響。分析表明:裂縫對加鋪結構的影響顯著，特別是縫寬大于5mm的情況下，其上采用LSPM是合理的技術措施;坑洞的影響則稍小?！　? 抗車轍性能是高等級公路瀝青路面常需重點考慮的性能之一。通過現(xiàn)場取芯試驗、溫度場實測，結合典型交通量數(shù)據，應用蠕變模型，采用ABAQUS有限元軟件對各種含LSPM結構組合的抗車轍性能進行了計算分析。結果表明:老路面層所處的位置比較深，其所受到的應力水平和溫度都相對較低，高溫變形量很小，對加鋪整體結構車轍的影響可以忽略不計;由于LSPM層對車轍的不敏感性，加鋪LSPM層及增加LSPM層厚度對路面整體結構抗車轍性能影響不大。加鋪結構中，在SMA, AC和LSPM三種結構層中，路面的車轍主要由瀝青面層(SMA和AC層)產生。LSPM層的車轍所占比例很小，僅占路面結構總車轍量的7%~8%左右?！　? 結合各種常用的結構層疲勞壽命預測方法，針對舊路加鋪的情況，建立了舊路結構層剩余疲勞壽命預測計算公式，并將其納入含LSPM舊路加鋪結構設計方法，提出了一種可考慮舊路殘余壽命的新設計方法。最后針對不同的交通量條件，提出了含LSPM路面推薦結構。

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