[博士]重載條件下瀝青路面疲勞響應(yīng)及設(shè)計(jì)方法研究

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　　[博士]重載條件下瀝青路面疲勞響應(yīng)及設(shè)計(jì)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：2006　　 近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)道路交通狀況發(fā)生了巨大的變化，重載交通己成為普遍存在現(xiàn)象。在這種情況下，瀝青路面在使用過(guò)程中出現(xiàn)了不同形式的路面早期損害，其中疲勞開(kāi)裂損壞已成為瀝青路面的主要病害之一。　　 針對(duì)瀝青路面的疲勞破壞國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量的研究，但相關(guān)力學(xué)分析研究很少單獨(dú)分析瀝青路面疲勞破壞機(jī)理;而目前國(guó)內(nèi)外主要疲勞模型是在不同的試驗(yàn)方法、試驗(yàn)條件下得出的，各自有其具體的適用范圍;同時(shí)現(xiàn)有的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法中考慮了一些和瀝青路面路用性能相關(guān)的指標(biāo)和方法，但很少針對(duì)路面的損壞模式和破壞機(jī)理來(lái)選擇相應(yīng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，以達(dá)到控制路面相關(guān)損壞的目的?！　? 基于上述背景，論文主要從重載下瀝青路面的損害模式、瀝青混合料疲勞模型及考慮瀝青路面疲勞破壞的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法等三個(gè)方面進(jìn)行了研究。　　 論文首先對(duì)重載交通進(jìn)行調(diào)研和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，分析了交通軸載譜，得出重載交通的主要特征。研究認(rèn)為重載交通特征主要表現(xiàn)為重軸載、交通量大和胎壓高三個(gè)特點(diǎn)。　　 論文選取不同典型瀝青路面結(jié)構(gòu)，采用有限元方法針對(duì)重載交通的特點(diǎn)進(jìn)行了路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)分析，其中重點(diǎn)分析了瀝青路面結(jié)構(gòu)面層的力學(xué)響應(yīng)及其應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律。同時(shí)實(shí)地調(diào)查重載條件下典型路段瀝青路面發(fā)生破壞的主要特點(diǎn)及破壞特征，在重載條件下瀝青路面破壞主要集中在輪跡帶及其附近位置，以縱向裂縫和車轍變形破壞為主。綜合力學(xué)分析結(jié)果和路況調(diào)查結(jié)果，采用強(qiáng)度理論和疲勞理論，分析了瀝青路面的破壞原因，得出瀝青路面的主要損害模式及破壞機(jī)理?！　? 論文分析了疲勞壽命的主要影響因素，并結(jié)合理論分析結(jié)果，采用三種瀝青混合料，應(yīng)用均勻?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)方法，進(jìn)行了不同溫度、頻率、應(yīng)力比水平等試驗(yàn)條件下的間接拉伸疲勞試驗(yàn)，提出了適應(yīng)于常規(guī)荷載和重載條件的基于瀝青飽和度、溫度、頻率、初始應(yīng)變及初始勁度模量的瀝青混合料疲勞模型，并與國(guó)內(nèi)外模型進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明論文模型具有較好的比對(duì)性，可用于瀝青混合料疲勞壽命的預(yù)估。同時(shí)提出了瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量回歸模型，并提出了動(dòng)態(tài)模量推薦值。　　 在以上工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合瀝青路面損害模式及破壞機(jī)理，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，從瀝青路面疲勞破壞角度出發(fā)，提出了在重載條件下控制瀝青路面疲勞開(kāi)裂的設(shè)計(jì)指標(biāo)、疲勞標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)方法。并進(jìn)行了軸載換算、瀝青面層容許拉應(yīng)力計(jì)算公式等內(nèi)容的研究，提出了設(shè)計(jì)流程圖，給出了典型算例。并提出了重載交通下瀝青路面設(shè)計(jì)及路面結(jié)構(gòu)組合的建議?！　? 論文最后對(duì)依托工程多段試驗(yàn)路進(jìn)行測(cè)試，以驗(yàn)證理論分析及相關(guān)成果的合理性與正確性。

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