[博士]西部地區(qū)粒料基層瀝青路面使用性能與結(jié)構(gòu)研究

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　　[博士]西部地區(qū)粒料基層瀝青路面使用性能與結(jié)構(gòu)研究　　學(xué)科專(zhuān)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)　　學(xué)位年度：2005　　基于低工程造價(jià)的低交通量道路設(shè)計(jì)是國(guó)內(nèi)外普遍關(guān)注的問(wèn)題，本著道路修建“因地制宜、就地取材”的指導(dǎo)原則，本論文重點(diǎn)研究地方性材料在道路基層中的應(yīng)用。主要內(nèi)容包括:　　 1.調(diào)查并分析了新疆地區(qū)二級(jí)及二級(jí)以下公路路面結(jié)構(gòu)及其地方性材料的應(yīng)用狀況;　　 2.通過(guò)室內(nèi)外一系列的試驗(yàn)，建立了不同最大粒徑時(shí)級(jí)配指數(shù)n值和最大干密度之間的關(guān)系，并根據(jù)室內(nèi)外的試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合規(guī)范規(guī)定的級(jí)配范圍以及貝雷法控制指標(biāo)，研究并了砂礫基層顆粒組成級(jí)配要求;　　 3.路基土和粒料方面，參考國(guó)外研究思路并結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況，從承載板和彎沉法兩方面探討了級(jí)配砂礫混合料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù);　　 4.根據(jù)粒料基層的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)特性，用多種方法來(lái)分析粒料基層瀝青路面的典型路面結(jié)構(gòu)，特別引入了k-。模型非線(xiàn)性有限元法對(duì)比線(xiàn)性和非線(xiàn)性的區(qū)別。在此基礎(chǔ)上，基于線(xiàn)彈性方法并結(jié)合考慮材料的非線(xiàn)性特性方法，比較了幾種方法用于路面分析時(shí)的表現(xiàn);　　 5.利用上述研究結(jié)論，結(jié)合材料實(shí)際應(yīng)用情況，分析適合我國(guó)西部地區(qū)低交通量、利用天然砂礫材料的路面結(jié)構(gòu)，并通過(guò)試驗(yàn)路進(jìn)行了驗(yàn)證;　　 6.結(jié)合鋪筑試驗(yàn)路，提出利用地方性材料修筑道路的施工工藝及施工技術(shù)，為我國(guó)西部地區(qū)的道路施工提供技術(shù)支持。　　本文的主要結(jié)論:　　 1.通過(guò)大量的路況調(diào)查和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定得出了有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)律及數(shù)值;　　 2.最大干密度與n值的曲線(xiàn)有峰值，n平均取值為0.43。砂礫石料用于基層和面層時(shí)，為方便工程應(yīng)用，其理論級(jí)配中的級(jí)配指數(shù)n值都可取0.45。用于基層時(shí)，其含水量下限不宜低于3.5%，上限因砂礫料具有透水性較強(qiáng)特點(diǎn)可不作要求;　　 3.砂礫石材料吸水率比碎石材料大，建議直接采用毛體積密度，按照SHRP公式計(jì)算最大理論密度，該密度可取代室內(nèi)實(shí)測(cè)的最大干密度作為施工時(shí)計(jì)算壓實(shí)度的控制標(biāo)準(zhǔn)?！　? 4.無(wú)機(jī)結(jié)合料材料的最大干密度并不等同于試件空隙為0的最大理論密度，達(dá)到最大干密度時(shí)的試件實(shí)際包含一定的空隙，就本文研究的級(jí)配指數(shù)二0.45時(shí)的情況而言，最小的空隙率達(dá)到5.1%，普遍在7%以上。　　 5.根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合范規(guī)定的級(jí)配范圍以及貝雷法控制指標(biāo)，給出了級(jí)配砂礫基層的顆粒組成建議性要求;　　 6.室內(nèi)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，各種試件的回彈模量E (MPa)與承載板壓力P (MPa)之間均表現(xiàn)出較好的線(xiàn)性關(guān)系:　　 7.野外(整層法)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，承載板法回彈模量與彎沉法的變形之間具有較好的乘幕關(guān)系?！　? 8.松散粒料具有應(yīng)力依賴(lài)性，體現(xiàn)為粒料材料的模量隨作用的應(yīng)力狀態(tài)的變化而變化，且隨應(yīng)力狀態(tài)的增加而增加，說(shuō)明其非線(xiàn)性特性十分明顯，需要在路面分析和設(shè)計(jì)中充分考慮?？紤]粒料層的非線(xiàn)性后，路面主要力學(xué)響應(yīng)存在明顯差異，應(yīng)該在路面設(shè)計(jì)中考慮粒料層的非線(xiàn)性特性;　　 9，采用彈性分層法和平均模量法計(jì)算路面力學(xué)響應(yīng)，與非線(xiàn)性方法差異不大，可以作為非線(xiàn)性有限元法的近似方法分析路面非線(xiàn)性特點(diǎn);　　 10.用平均模量法確定的粒料層平均彈性模量作為設(shè)計(jì)用有效彈性模量，設(shè)計(jì)方法依舊采用傳統(tǒng)的彈性層狀體系方法，提出了我國(guó)西部地區(qū)粒料層有效彈性模量的建議值;　　 11。通過(guò)西部地區(qū)路況的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及地方材料的室內(nèi)外研究，參考國(guó)外有關(guān)資料，結(jié)合理論分析，推薦常用的路面結(jié)構(gòu)表，并通過(guò)試驗(yàn)路進(jìn)行了驗(yàn)證;　　 12.提出了適合我國(guó)西部地區(qū)的粒料基層瀝青路面施工工藝及技術(shù)控制要求。

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