[博士]瀝青路面永久變形疊加方法研究

內(nèi)容簡介

　　[博士]瀝青路面永久變形疊加方法研究　　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)　　學(xué)位年度：2007　　瀝青路面的永久變形問題一直以來都倍受關(guān)注，而永久變形的疊加則是永久變形研究中的難點(diǎn)。瀝青路面處于高溫時(shí)段的時(shí)間有限，但是單位時(shí)間下的永久變形卻很大;中低溫時(shí)段很長，但是單位時(shí)間下的永久變形卻相對較小。這就要求我們必須全面地認(rèn)識瀝青混合料，系統(tǒng)地研究不同溫度下的永久變形情況，在考慮路面溫度分布的基礎(chǔ)上探討永久變形的疊加方法。本文的主要研究內(nèi)容和成果概括如下:　　 (1)針對目前的研究中只注重極端高溫下的永久變形的現(xiàn)象，本文以上海市路面溫度分布頻率和室內(nèi)的APA試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，分析了不同溫度下的永久變形分布情況。研究結(jié)果表明:在進(jìn)行瀝青路面設(shè)計(jì)時(shí)，僅考慮單一高溫溫度是不夠的，而是首先要控制瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，避免在高溫時(shí)段發(fā)生一次性車轍損壞;其次要對20~60℃內(nèi)溫度范圍內(nèi)瀝青混合料的高溫性能進(jìn)行綜合評價(jià);最后必須在全面考慮瀝青路面溫度分布和永久變形疊加方法的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地研究整個(gè)時(shí)程范圍內(nèi)的永久變形問題?！　? (2)為了對永久變形的疊加方法進(jìn)行研究，首先對目前常用于瀝青路面的幾種疊加方法進(jìn)行了介紹和分析，研究表明它們不適合用于永久變形的疊加問題;接著對AASHTO 2002柔性路面設(shè)計(jì)指南中的采用的疊加方法進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹，并采用兩種試驗(yàn)方法對其適用性進(jìn)行了驗(yàn)證。研究結(jié)果表明:以應(yīng)變硬化原理為理論基礎(chǔ)的AASHTO 2002永久變形疊加方法不能反映歷史因素的影響，可能難以準(zhǔn)確反映永久變形的疊加結(jié)果，需要對其進(jìn)行修正或者尋求新的疊加方法。　　 (3)為了能更準(zhǔn)確的進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)M，進(jìn)行了APA試驗(yàn)條件的和升溫方式的模擬，結(jié)果表明有側(cè)限試驗(yàn)條件和間斷升溫模式能夠更好地模擬路面的實(shí)際狀況，并最終確定為文中采用的試驗(yàn)方法。　　 (4)選擇5種典型的瀝青混合料，進(jìn)行了不同溫度下的永久變形測試，將永久變形曲線分成加速變形階段和變形穩(wěn)定階段兩個(gè)部分，得出AASHTO 2002疊加方法與實(shí)測結(jié)果之間的差別一方面在于后者存在一個(gè)加速變形階段，另一方面在于后者的變形穩(wěn)定階段的斜率較大;為對該規(guī)律進(jìn)一步驗(yàn)證，采用單軸貫入剪切疲勞試驗(yàn)、蠕變試驗(yàn)和環(huán)道試驗(yàn)對APA的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，指出了加速變形階段存在的必然性?！　? (5)在考慮了應(yīng)力歷史、路面溫度和荷載作用次數(shù)等三個(gè)因素的基礎(chǔ)上，采用APA進(jìn)行了不同溫度、不同荷載作用次數(shù)下的試驗(yàn)?zāi)M，提出了采用實(shí)測永久變形值與AASHTO疊加值之比R作為描述永久變形規(guī)律的定量性指標(biāo)，明確提出影響R的主要因素既包括當(dāng)前的因素，也包括歷史的因素，并最終采用指數(shù)形式建立了永久變形疊加方程;采用最小二乘法對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，得到了回歸系數(shù)，并且采用該模型對R值隨各個(gè)參數(shù)的變化情況進(jìn)行了進(jìn)一步分析，結(jié)果表明R值受第一個(gè)溫度下的永久變形和第二個(gè)溫度的影響比較大，受第一個(gè)溫度和第二溫度下的作用次數(shù)的影響比較小。　　 (6)采用秦健方法、SHRP方法、李靜方法、魯正南方法以及AASHTO方法進(jìn)行了車轍等效溫度計(jì)算，并對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比，分析表明本文的方法考慮了路面溫度分布和不同溫度下的永久變形疊加，方法更加合理、適合用于車轍等效溫度的計(jì)算;采用本文提出的永久變形疊加方法對AASHTO 2002和魯正南車轍等效溫度計(jì)算方法進(jìn)行了修正;最后，給出了基于永久變形疊加方法的瀝青路面永久變形計(jì)算過程。

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