[博士]大粒径透水性沥青混合料结构层的路面结构研究

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内容简介

　　[博士]大粒径透水性沥青混合料结构层的路面结构研究　　学科专业:道路与铁道工程　　授予学位：博士 　　学位授予单位：东南大学　　学位年度：2009　　 大粒径透水性沥青混合料(Large Stone Porous asphalt Mixes, LSPM)是一种新型的、性能优异的柔性基层沥青混合料，具有公称最大粒径大、空隙率大、沥青用量较少、嵌挤效果好等特点，从而具有较好的抗车辙、排水和高温稳定性，并且可以一定程度上适应下部结构层的不均匀变形。这种材料目前在新建、加铺等工程中得到了大规模应用。然而，围绕LSPM应用，还有一个问题鱼待解决，那就是不同应用条件下，含LSPM沥青路面结构的合理组合问题。　　 含LSPM沥青路面结构从应用条件上可分为新建、改建加铺等两种，而加铺又可以细分为:直接加铺、铣刨到(底)基层顶加铺和铣刨旧路面至土基顶再加铺路面这三种情况.其中最后一种与新建基本相同，可合并考虑。　　 针对以上三类应用条件，在调查分析基础上，提出了含LSPM结构的初步组合方案，然后进行力学分析，考察LSPM层的受力状态，确定LSPM层的合理厚度。这个厚度范围是8-12cm，在厚度小于8cm时，该材料施工中易发生离析，大于12cm则会对上部沥青面层层底拉应力(应变)造成不利影响。　　 旧路表面结构性病害的存在使加铺结构受到不利影响，通过试验段多种设备的现场实测和对比，确定了以裂缝、坑洞为代表的结构性病害位置附近的强度衰变规律，然后将其带入有限元计算模型，分析了这两种典型结构性病害对加铺结构的影响。分析表明:裂缝对加铺结构的影响显著，特别是缝宽大于5mm的情况下，其上采用LSPM是合理的技术措施;坑洞的影响则稍小。　　 抗车辙性能是高等级公路沥青路面常需重点考虑的性能之一。通过现场取芯试验、温度场实测，结合典型交通量数据，应用蠕变模型，采用ABAQUS有限元软件对各种含LSPM结构组合的抗车辙性能进行了计算分析。结果表明:老路面层所处的位置比较深，其所受到的应力水平和温度都相对较低，高温变形量很小，对加铺整体结构车辙的影响可以忽略不计;由于LSPM层对车辙的不敏感性，加铺LSPM层及增加LSPM层厚度对路面整体结构抗车辙性能影响不大。加铺结构中，在SMA, AC和LSPM三种结构层中，路面的车辙主要由沥青面层(SMA和AC层)产生。LSPM层的车辙所占比例很小，仅占路面结构总车辙量的7%~8%左右。　　 结合各种常用的结构层疲劳寿命预测方法，针对旧路加铺的情况，建立了旧路结构层剩余疲劳寿命预测计算公式，并将其纳入含LSPM旧路加铺结构设计方法，提出了一种可考虑旧路残余寿命的新设计方法。最后针对不同的交通量条件，提出了含LSPM路面推荐结构。

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