【博士】陡長上坡路段瀝青路面車轍的形成機理與防治對策研究【2010】

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內(nèi)容簡介

　　學科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：長安大學　　學位年度： 2010年　　隨著高速公路不斷向山區(qū)延伸，路線設(shè)計中不可避免會遇到“長”、“陡”坡的問題，而陡長坡路段車轍病害更加嚴重，極大地影響了行車安全和通行能力，成為高速公路的“瓶頸”。因此開展陡長坡路段瀝青路面車轍機理及其防治對策研究，不僅必要而且十分迫切。　　本文從陡長坡路段車輛行駛狀態(tài)出發(fā)，提出了不同條件下的坡度及坡長限值；通過對典型陡長上坡路段車轍病害實地調(diào)查和室內(nèi)試驗，分析并闡釋了陡長上坡路段瀝青路面車轍分布規(guī)律的影響因素，發(fā)現(xiàn)重載車慢速行駛時產(chǎn)生車轍的核心因素，而車速慢的原因在于縱坡坡陡或(和)坡長。通過對車轍病害影響因素的研究，提出以多軸重載、慢速交通等為對象研究長大縱坡車轍病害形成機理?！　⊥ㄟ^不同溫度和應力水平下的靜載蠕變試驗研究，分析了應力、溫度和時間對瀝青混合料蠕變影響的等效性，應用非線性粘彈性體的應力．溫度．時間等效原理，推導了瀝青混合料恒應力溫度移位因子、恒溫度應力移位因子以及溫度．應力聯(lián)合移位因子的數(shù)學表達，并以AC20瀝青混合料的試驗數(shù)據(jù)為依據(jù)進行了驗證?！　「鶕?jù)陡長坡路段重載、慢速交通特性，進行了瀝青路面永久變形的數(shù)值模擬，分析了軸載、速度和累計軸載作用次數(shù)對路表車轍、瀝青面層各層永久變形以及路面剪應力和等效蠕變應變的影響，建立了路表車轍與了軸載、速度和累計軸載作用次數(shù)的回歸關(guān)系式，而瀝青面層各層產(chǎn)生的車轍與路面剪應力和等效蠕變應變的分布密切相關(guān)，各層永久變形所占比例現(xiàn)場調(diào)查的結(jié)論一致?！　⊥ㄟ^移動荷載模擬車輛爬坡過程，研究了多軸重載以及夏季輪胎參數(shù)異化條件下瀝青路面的力學響應。研究結(jié)果認為懸軸車將前軸荷載均勻施加在中軸和后軸，對路面影響顯著增加，表現(xiàn)為豎向最大位移、剪應力峰值、壓應力峰值均明顯增大；隨著溫度的升高，由胎壓變化引起的路面各項力學指標的增幅近10％，最大剪應力分布在路表由輪隙向輪心處遷移，沿路面深度方向由輪心處下中面層位置向路表遷移。　　通過對瀝青膠漿高溫特性、細集料填充效應、粗集料骨架效應的分析和研究，提出了陡長坡路段抗車轍瀝青混合料的多尺度優(yōu)化設(shè)計方法；并采用模糊數(shù)學綜合評判方法，優(yōu)選了改性劑類型，并將優(yōu)選的改性劑和硬質(zhì)瀝青應用于陡長坡路段瀝青路面的材料組成設(shè)計，而室內(nèi)試驗結(jié)果表明采用改性劑和硬質(zhì)瀝青后，瀝青混合料的模量提高，蠕變性能得到改善，可以大幅降低路表車轍?！　∽詈?，結(jié)合前文有關(guān)長大縱坡車轍病害形成機理分析，從主動防治對策、路面結(jié)構(gòu)和材料優(yōu)化設(shè)計及高溫時段交通控制多角度提出長大縱坡車轍病害防治體系?！　?

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