瀝青路面結(jié)構(gòu)與材料設(shè)計(jì)一體化研究.pdf

1、我國(guó)目前存在半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料設(shè)計(jì)脫節(jié)的問題。為解決這一問題，防止路面由此出現(xiàn)早期破損，論文對(duì)半剛性基層瀝青路面各瀝青結(jié)構(gòu)層的層位分工特性、合理層厚和基于層位分工論的瀝青混合料設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。 首先，論文分析了半剛性基層瀝青路面疲勞裂縫的形成機(jī)理。并采用粘彈性層狀體系理論和計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行力學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)在常溫條件下，由荷載引起的半剛性基層瀝青路面面層內(nèi)部常溫拉應(yīng)力沿路面豎向的分布規(guī)律為：當(dāng)所有層間完全連續(xù)接

2、觸時(shí)，面層內(nèi)部的不出現(xiàn)拉應(yīng)力；當(dāng)基層與面層之間部分連續(xù)接觸或完全光滑接觸(其余各層間完全連續(xù)接觸)時(shí)，面層內(nèi)部的常溫拉應(yīng)力數(shù)值從面層頂面向面層底面逐漸增大，并在面層底面取得最大值。由此確定半剛性基層瀝青路面的主抗疲勞區(qū)位于下面層。 其次，論文分析了半剛性基層瀝青路面溫縮裂縫的形成機(jī)理。并采用希爾斯(Hills)和布來(lái)因(Brien)提出的低溫溫縮應(yīng)力計(jì)算公式進(jìn)行力學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)半剛性基層瀝青路面的面層內(nèi)部低溫溫縮應(yīng)力數(shù)值，從面層底

3、面向面層頂面逐漸增大，并在面層頂面取得最大值。由此確定半剛性基層瀝青路面主抗低溫縮裂區(qū)位于上面層。 再者，論文分析了半剛性基層瀝青路面車轍的形成機(jī)理。并采用粘彈性層狀體系理論和計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行力學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)在高溫條件下，由荷載引起的半剛性基層瀝青路面面層內(nèi)部高溫剪應(yīng)力τmax數(shù)值，從面層頂面和面層底面同時(shí)向路面深度為7cm的面層中部位置逐漸增大，并在該面層中部位置取得最大值。由此確定半剛性基層瀝青路面的主抗車轍區(qū)位于中面層，而上面

4、層和下面層對(duì)抗車轍只起次要作用。論文通過以上粘彈性層狀體系應(yīng)力分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)對(duì)于半剛性基層瀝青路面，當(dāng)面層與基層之間的接觸條件由完全連續(xù)向部分連續(xù)轉(zhuǎn)變，并進(jìn)而向完全光滑轉(zhuǎn)變時(shí)(其余各層之間保持完全連續(xù))，瀝青面層內(nèi)部的高溫剪應(yīng)力和常溫拉應(yīng)力逐漸增大，證實(shí)了增強(qiáng)面層與基層層間結(jié)合能力的重要性。 然后，論文研究了貝雷法級(jí)配參數(shù)對(duì)瀝青混合料性能的影響，并根據(jù)層位分工論和試驗(yàn)方法，研究了半剛性基層瀝青路面各瀝青結(jié)構(gòu)層的層位分工特性、合理

5、層厚和合理的貝雷法級(jí)配參數(shù)。對(duì)于瀝青上面層，CA比的合理取值為0.4，要求范圍為0.4～0.45；FAc比的合理取值為0.5，要求范圍為0.45～0.5；以ρ設(shè)/ρ松表示粗集料設(shè)計(jì)密度與粗集料松裝密度的比值，ρ設(shè)/ρ松的合理取值為100％，要求范圍為95％～105％。對(duì)于瀝青中面層，CA比的合理取值為0.4，要求范圍為0.4～0.45；FAc比的合理取值為0.4，要求范圍為0.35～0.45；ρ設(shè)/ρ松的合理取值為100％，要求范圍為9

6、5％～105％。對(duì)于瀝青下面層，CA比的合理取值為0.4，要求范圍為0.4～0.45；FAc比的合理取值為0.5，要求范圍為0.45～0.5；ρ設(shè)/ρ松的合理取值為95％，要求范圍為95％～100％。論文還研究了根據(jù)半剛性基層瀝青路面各瀝青結(jié)構(gòu)層的層位分工特性確定瀝青混合料配合比性能檢驗(yàn)指標(biāo)的方法，以確定合理的最佳瀝青用量。 最后，論文通過勉寧高速公路課題試驗(yàn)路面與原設(shè)計(jì)瀝青混凝土路面的對(duì)比研究，證實(shí)了結(jié)構(gòu)與材料設(shè)計(jì)一體化方法對(duì)