[博士]西部地區(qū)粒料基層瀝青路面使用性能與結構研究

內容簡介

　　[博士]西部地區(qū)粒料基層瀝青路面使用性能與結構研究　　學科專業(yè):道路與鐵道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：同濟大學　　學位年度：2005　　基于低工程造價的低交通量道路設計是國內外普遍關注的問題，本著道路修建“因地制宜、就地取材”的指導原則，本論文重點研究地方性材料在道路基層中的應用。主要內容包括:　　 1.調查并分析了新疆地區(qū)二級及二級以下公路路面結構及其地方性材料的應用狀況;　　 2.通過室內外一系列的試驗，建立了不同最大粒徑時級配指數(shù)n值和最大干密度之間的關系，并根據(jù)室內外的試驗結果，結合規(guī)范規(guī)定的級配范圍以及貝雷法控制指標，研究并了砂礫基層顆粒組成級配要求;　　 3.路基土和粒料方面，參考國外研究思路并結合我國實際情況，從承載板和彎沉法兩方面探討了級配砂礫混合料結構的設計參數(shù);　　 4.根據(jù)粒料基層的強度和結構特性，用多種方法來分析粒料基層瀝青路面的典型路面結構，特別引入了k-。模型非線性有限元法對比線性和非線性的區(qū)別。在此基礎上，基于線彈性方法并結合考慮材料的非線性特性方法，比較了幾種方法用于路面分析時的表現(xiàn);　　 5.利用上述研究結論，結合材料實際應用情況，分析適合我國西部地區(qū)低交通量、利用天然砂礫材料的路面結構，并通過試驗路進行了驗證;　　 6.結合鋪筑試驗路，提出利用地方性材料修筑道路的施工工藝及施工技術，為我國西部地區(qū)的道路施工提供技術支持?！　? 本文的主要結論:　　 1.通過大量的路況調查和現(xiàn)場測定得出了有關設計參數(shù)的規(guī)律及數(shù)值;　　 2.最大干密度與n值的曲線有峰值，n平均取值為0.43。砂礫石料用于基層和面層時，為方便工程應用，其理論級配中的級配指數(shù)n值都可取0.45。用于基層時，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特點可不作要求;　　 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公式計算最大理論密度，該密度可取代室內實測的最大干密度作為施工時計算壓實度的控制標準?！　? 4.無機結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，達到最大干密度時的試件實際包含一定的空隙，就本文研究的級配指數(shù)二0.45時的情況而言，最小的空隙率達到5.1%，普遍在7%以上?！　? 5.根據(jù)室內試驗結果，結合范規(guī)定的級配范圍以及貝雷法控制指標，給出了級配砂礫基層的顆粒組成建議性要求;　　 6.室內試驗發(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)出較好的線性關系:　　 7.野外(整層法)試驗研究發(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系?！　? 8.松散粒料具有應力依賴性，體現(xiàn)為粒料材料的模量隨作用的應力狀態(tài)的變化而變化，且隨應力狀態(tài)的增加而增加，說明其非線性特性十分明顯，需要在路面分析和設計中充分考慮?？紤]粒料層的非線性后，路面主要力學響應存在明顯差異，應該在路面設計中考慮粒料層的非線性特性;　　 9，采用彈性分層法和平均模量法計算路面力學響應，與非線性方法差異不大，可以作為非線性有限元法的近似方法分析路面非線性特點;　　 10.用平均模量法確定的粒料層平均彈性模量作為設計用有效彈性模量，設計方法依舊采用傳統(tǒng)的彈性層狀體系方法，提出了我國西部地區(qū)粒料層有效彈性模量的建議值;　　 11。通過西部地區(qū)路況的現(xiàn)場調查及地方材料的室內外研究，參考國外有關資料，結合理論分析，推薦常用的路面結構表，并通過試驗路進行了驗證;　　 12.提出了適合我國西部地區(qū)的粒料基層瀝青路面施工工藝及技術控制要求。

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