[博士]沥青路面永久变形叠加方法研究

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内容简介

　　[博士]沥青路面永久变形叠加方法研究　　学科专业:道路与铁道工程　　授予学位：博士 　　学位授予单位：同济大学　　学位年度：2007　　 沥青路面的永久变形问题一直以来都倍受关注，而永久变形的叠加则是永久变形研究中的难点。沥青路面处于高温时段的时间有限，但是单位时间下的永久变形却很大;中低温时段很长，但是单位时间下的永久变形却相对较小。这就要求我们必须全面地认识沥青混合料，系统地研究不同温度下的永久变形情况，在考虑路面温度分布的基础上探讨永久变形的叠加方法。本文的主要研究内容和成果概括如下:　　 (1)针对目前的研究中只注重极端高温下的永久变形的现象，本文以上海市路面温度分布频率和室内的APA试验结果为基础，分析了不同温度下的永久变形分布情况。研究结果表明:在进行沥青路面设计时，仅考虑单一高温温度是不够的，而是首先要控制沥青混合料的高温稳定性，避免在高温时段发生一次性车辙损坏;其次要对20~60℃内温度范围内沥青混合料的高温性能进行综合评价;最后必须在全面考虑沥青路面温度分布和永久变形叠加方法的基础上，系统地研究整个时程范围内的永久变形问题。　　 (2)为了对永久变形的叠加方法进行研究，首先对目前常用于沥青路面的几种叠加方法进行了介绍和分析，研究表明它们不适合用于永久变形的叠加问题;接着对AASHTO 2002柔性路面设计指南中的采用的叠加方法进行了系统的介绍，并采用两种试验方法对其适用性进行了验证。研究结果表明:以应变硬化原理为理论基础的AASHTO 2002永久变形叠加方法不能反映历史因素的影响，可能难以准确反映永久变形的叠加结果，需要对其进行修正或者寻求新的叠加方法。　　 (3)为了能更准确的进行试验模拟，进行了APA试验条件的和升温方式的模拟，结果表明有侧限试验条件和间断升温模式能够更好地模拟路面的实际状况，并最终确定为文中采用的试验方法。　　 (4)选择5种典型的沥青混合料，进行了不同温度下的永久变形测试，将永久变形曲线分成加速变形阶段和变形稳定阶段两个部分，得出AASHTO 2002叠加方法与实测结果之间的差别一方面在于后者存在一个加速变形阶段，另一方面在于后者的变形稳定阶段的斜率较大;为对该规律进一步验证，采用单轴贯入剪切疲劳试验、蠕变试验和环道试验对APA的试验结果进行了验证，指出了加速变形阶段存在的必然性。　　 (5)在考虑了应力历史、路面温度和荷载作用次数等三个因素的基础上，采用APA进行了不同温度、不同荷载作用次数下的试验模拟，提出了采用实测永久变形值与AASHTO叠加值之比R作为描述永久变形规律的定量性指标，明确提出影响R的主要因素既包括当前的因素，也包括历史的因素，并最终采用指数形式建立了永久变形叠加方程;采用最小二乘法对试验结果进行了分析，得到了回归系数，并且采用该模型对R值随各个参数的变化情况进行了进一步分析，结果表明R值受第一个温度下的永久变形和第二个温度的影响比较大，受第一个温度和第二温度下的作用次数的影响比较小。　　 (6)采用秦健方法、SHRP方法、李静方法、鲁正南方法以及AASHTO方法进行了车辙等效温度计算，并对计算结果进行对比，分析表明本文的方法考虑了路面温度分布和不同温度下的永久变形叠加，方法更加合理、适合用于车辙等效温度的计算;采用本文提出的永久变形叠加方法对AASHTO 2002和鲁正南车辙等效温度计算方法进行了修正;最后，给出了基于永久变形叠加方法的沥青路面永久变形计算过程。

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