【博士】既有半刚性基层沥青路面结构性能的评价【2003】

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内容简介

　　学科专业：道路与铁道工程　　授予学位：博士　　学位授予单位：同济大学交通运输工程学院　　学位年度： 2003年　　半刚性基层沥青路面是我国高等级公路的一种主要结构形式。由于半刚性基层材料自身的缺陷和施工等方面的原因，我国既有半刚性基层沥青路面的早期损坏现象严重，其中结构性损坏主要有横向裂缝、纵向裂缝、块裂和网裂等。路面结构性能与路面物理状况有着直接的关系，例如路面开裂状况或其他的路面状况，它们削弱路面结构承受荷载的能力，导致路面需要养护。随着路面使用时间的增长和早期损坏的加重，路面养护的投入越来越大。因此，针对半刚性基层沥青路面结构破坏的特点，利用先进的FWO测试手段，建立结构性能分析和评价模式，不仅是必须的，而且具有实用价值。　　本文首先在大量路况调查的基础上，提出了半刚性基层沥青路面主要的结构性损坏形式，并对之进行落锤式弯沉仪测试，根据测试结果提出路面主要结构性破损的主要特点。根据部分路面钻芯取样和室内模量测试表明，路面结构性破损出的芯样模量与完好处路面芯样模量是一致的。然后根据前人建立的路面结构层“有效模量”的衰减规律，详细分析路面各结构层自身变形的变化规律：面层结构层自身变形的大小几乎完全取决于面层有效模量的衰减程度，基本上与土基模量和基层模量无关。基层结构层自身变形主要受面层和基层模量变化的影响明显，而土基模量的变化对基层变形的影响较小。　　根据FWD的冲击荷载作用过程，本文建立了半刚性基层沥青路面结构以及开裂路面的三维动力有限元模型，详细分析了各种结构破损路面的动态响应。大量计算结果表明，路表弯沉可以表征路面结构的整体强度，但无法反映各结构层的强度。进一步验证了本文提出的路面各结构层自身变形和土基顶面压应交可以合理的反映路面结构在出现裂缝等结构破损情况下的结构强度。同时计算结果合理解释了路况调查中提出的路面结构性破坏现象及其特点。路面结构状况指数PSC可以很好的表征路面裂缝处路面破损程度。本文初步建立了FWD路表弯沉盆和评价指标的回归方程，并进行了工程验证。利用本文提出的评价指标，落锤式弯沉仪FWD可以更合理的评价路面结构强度和承载力，对我国既有半刚性基层沥青路面的评价有着重要的现实意义。　　

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