【博士】松散粒料永久變形性能及柔性路面設(shè)計(jì)方法研究【2006】

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　　學(xué)科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院　　學(xué)位年度： 2006年　　車轍是瀝青路面特有的一種損壞現(xiàn)象，據(jù)統(tǒng)計(jì)，30％以上路面損壞與車轍有關(guān)，且近年來(lái)有增加的趨勢(shì)，而且對(duì)瀝青路面的使用性能影響極大，多少年來(lái)一直困擾著中外道路工作者。瀝青路面的車轍是由于重復(fù)荷載誘發(fā)的永久變形的累積，它主要是由各結(jié)構(gòu)層內(nèi)的應(yīng)力狀況和材料的相對(duì)強(qiáng)度決定的。瀝青路面的永久變形是由上面的瀝青面層，粒料基層和土基三部分共同組成的?！　∮捎诋?dāng)前半剛性基層作為我國(guó)主要的瀝青路面基層形式，車轍研究主要集中在瀝青面層而對(duì)粒料層的變形特性研究很少。隨著松散粒料具有良好的排水及消除反射裂縫功能和優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)性被人們?cè)僬J(rèn)識(shí)后，含粒料基層的柔性路面結(jié)構(gòu)也必將成為我國(guó)未來(lái)高等級(jí)公路路面結(jié)構(gòu)多樣化發(fā)展的重要結(jié)構(gòu)之一。基于上述背景，論文就松散粒料在重復(fù)荷載下的變形特性和控制其永久變形的路面設(shè)計(jì)方法和指標(biāo)進(jìn)行了研究，為粒料基層瀝青路面的推廣提供技術(shù)支持。　　論文首先選取松散粒料作為路面基層的傳統(tǒng)柔性路面結(jié)構(gòu)、松散粒料作為應(yīng)力吸收層的倒裝結(jié)構(gòu)和松散粒料作為半剛性基層底基層的半剛性路面結(jié)構(gòu)三種典型結(jié)構(gòu)，采用彈性層狀理論分析了粒料層的應(yīng)力分布狀況。其中重點(diǎn)考慮了粒料層作為柔性路面結(jié)構(gòu)基層時(shí)荷載大小、土基強(qiáng)度、粒料層非線性應(yīng)力依賴特性、面層厚度及模量和粒料層厚度及模量等因素對(duì)其三向受力的影響。綜合力學(xué)分析結(jié)果總結(jié)了粒料層的三向應(yīng)力范圍，為室內(nèi)動(dòng)三軸試驗(yàn)制定加載標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)?！　∑浯?，論文分析了影響粒料永久變形的主要影響因素，并結(jié)合力學(xué)分析得到的粒料層應(yīng)力分布狀況，采用四種級(jí)配碎石混合料進(jìn)行了不同偏應(yīng)力、圍壓和含水量等試驗(yàn)工況下的重復(fù)荷載動(dòng)三軸試驗(yàn)，分析了各因素對(duì)級(jí)配碎石永久變形特性的影響，并根據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)得到的永久變形曲線通過(guò)非線性最小二乘法擬合出了粒料材料彈塑性應(yīng)變比與荷載作用次數(shù)、回彈模量和含水量間的永久變形預(yù)估模型，相關(guān)性檢驗(yàn)分析表明本次研究建立的預(yù)估模型合理且具有一定的精確度。同時(shí)根據(jù)得到的永久變形預(yù)估模型提出了分層應(yīng)變總和法計(jì)算瀝青路面粒料層車轍變形量的方法?！　≡谝陨瞎ぷ鞯幕A(chǔ)上，論文以現(xiàn)行規(guī)范為基礎(chǔ)，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外瀝青路面設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)指標(biāo)，從瀝青路面粒料層發(fā)生永久變形破壞角度出發(fā)，提出了控制瀝青路面粒料層不發(fā)生永久變形破壞的設(shè)計(jì)指標(biāo)和設(shè)計(jì)方法。并提出了設(shè)計(jì)流程圖，給出了典型算例?！　∽詈螅P(guān)于進(jìn)一步工作的方向進(jìn)行了簡(jiǎn)要的說(shuō)明?！　?

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