[碩士]長壽命瀝青路面力學分析與優(yōu)化

內容簡介

　　[碩士]長壽命瀝青路面力學分析與優(yōu)化　　學科專業(yè):工程力學　　授予學位：碩士　　學位授予單位：上海大學　　學位年度：2007　　長壽命瀝青路面(Long-Life Asphalt Pavement)是當前世界各國瀝青路面最熱門的研究內容。其本質是通過增加道路的初期投資，降低道路壽命周期內的維修、交通延誤、交通事故等費用，以提高道路的通行和服務能力。借鑒國外長壽命瀝青路面實踐經(jīng)驗，提出基于長壽命路面設計理念的設計方法，是解決我國路面破壞的有效途徑。本論文著手于路面材料選擇、力學性能的測試、行車狀態(tài)下路面的仿真力學分析、以及路面結構的優(yōu)化研究，研究結果有利于延長我國高等級公路的使用壽命。　　首先，在路面材料的選擇上，通過相關的試驗，將中海油的AH-30硬質瀝青與歐洲(CEN ).美國(AASHTO).澳大利亞、英國(BS)等同級別的硬質瀝青標準進行了對比，結果發(fā)現(xiàn):AH-30具有良好的性能指標。之后，在優(yōu)選礦料的基礎上，選取了SAC配合比設計方法，并通過相關的檢驗方案進行細部調整。在填料的選取上，本文采用了海螺 P.O 32.5級水泥代替了全部的礦粉，改善了路面材料的水穩(wěn)定性?！　? 其次，對SAC系列瀝青混合料進行了材料性能的測試。結果發(fā)現(xiàn):硬質瀝青AH-30在與SAC骨架密實級配(4.75mm篩孔通過率為30%)的共同作用下，動穩(wěn)定度能夠達到3000次以上，大大超出了以往基質瀝青混凝土:同時當填料完全采用32.5級普通硅酸鹽水泥，抗水損害能力也相應得到提高，TSR值基本在85%以上。室內試驗表明，同樣的SAC結構，AH-30瀝青具有更好的動穩(wěn)定度，它可有效提高路面的抗高溫穩(wěn)定性能。另外，本文還測定SAC系列瀝青混凝上的靜態(tài)、動態(tài)模量，并通過數(shù)學回歸的方法，得出相應的疲勞曲線，為路面結構的優(yōu)化提供了所需的參數(shù)?！　? 第三，采用有限元法對行車狀態(tài)下的路面力學行為進行了仿真?？紤]最不利路面載荷作用的情況，即車輛在剎車過程中，路面結構中應力的變化情況。結果表明:在城市道路交叉口、停車站等地，由于路面局部抗力不足，容易導致的道路表面初期破壞。因此，在城市道路的設計中，有必要考慮剪應力的設計控制指標。　　第四，本文還對路面結構優(yōu)化進行了研究。結合試驗部分的測定參數(shù)，借助于正交分析的試驗方法，確定試驗方案，通過BISAR的數(shù)值計算，得出了瀝青路面設計指標隨著路面參數(shù)(各層模量、厚度)的變化趨勢，并以此作為定性的分析。結果表明:土基模量的變化對于路面結構承載能力的影響十分顯著;基層厚度也是影響路表最大彎沉值、層底最大彎拉應力的重要因素，一定厚度的基層起到擴散荷載的作用;中下面層混凝土模量的增加能顯著減小瀝青面層的彎拉應變。　　最后，借助遺傳算法，結合其全域性搜索最優(yōu)解的特點，建立相關的優(yōu)化模型，編制了基于路用性能的路面優(yōu)化程序。路面優(yōu)化實例的計算結果，驗證了正交分析中的相關結論。作為了一種定量分析方法，它為日后的長壽命瀝青路面設計方案提供了一套通用程序。

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