【博士】全柔式長壽命瀝青路面（FFLLAP）結構及其設計方法研究【2007】

內容簡介

　　學科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：中南大學　　學位年度： 2007年　　在全世界范圍內，交通量隨經濟的發(fā)展增長很快，道路荷載均在不斷的增加，這對瀝青路面提出了新的挑戰(zhàn)，使得瀝青路面出現(xiàn)破壞的時間大大提前，當前的瀝青路面結構應如何改變才能適應新的公路交通形勢是當前各國公路建設中一個急需解決的問題。自20世紀以來，長壽命路面成為世界各國瀝青路面最為熱門的研究內容，在美國、歐洲、加拿大、澳大利亞甚至南非都在廣泛研究。本文結合我國實際情況，主要運用線彈性多層體系理論，研究目前國際上使用較為廣泛的柔性基層與底基層長壽命瀝青路面(Long Life Asphalt Pavements，后簡稱LLAP)，本文稱為全柔式長壽命瀝青路面(Full Flexible Long Life AsphaltPavements，后簡稱FF—UAP)的結構及其設計方法。　　本文第一部分，在充分論證了LLAP兩個理論前提的基礎上，主要針對FF-LLAP結構，提出了一套合理的、全面的設計指標與標準。在對國外LLAP結構設計指標進行分析，結合我國高等級公路瀝青路面的設計指標，考慮國內外高等級公路瀝青路面的破損情況的基礎上，提出FF—LLAP結構的三個主要力學控制指標：瀝青混凝土疲勞極限、路表極限彎沉和瀝青層最大剪應力，并給出三個指標的確定方法?！　”疚牡诙糠?，主要從理論上研究FF-LLAP結構的力學響應規(guī)律，在探討三層結構模型的基礎上，提出FF．LLAP典型結構模型。在探討其瀝青層力學響應沿深度分布規(guī)律基礎上，提出瀝青層的層位劃分及其各層力學性能要求。研究結果將FF．LLAP三層結構的瀝青層應化分為三層，即磨耗層、聯(lián)結層、下承層，并提出各層的適宜厚度取值范圍及其相應的力學性能要求?！　”疚牡谌糠郑饕獜睦碚撋咸接懚鄬覨F-LLAP結構組合設計方法，基于各結構層參數(shù)與三個設計指標的關系，提出FF-LLAP結構設計指標的力學響應模型和厚度設計方法。文中給出了FF-LLAP結構厚度設計方法的流程圖，并根據各設計指標的力學模型，給出了FFLLAP結構層厚度確定的簡便方法，通過查閱相關的圖形確定層厚?！　”疚牡谒牟糠?，主要研究多層FF-LLAP結構材料組合設計方法，在結構層位功能基礎上，借助明確的控制指標將結構設計、路用性能和材料設計三者有機統(tǒng)一。首先根據瀝青路面兩大類層位功能：結構性使用性能、功能性使用性能，進行FF-LLAP結構層位功能分析，提出FF-LLAP各結構層的層位功能要求及其　　滿足層位功能要求的相關控制指標，通過各控制指標將結構與材料設計統(tǒng)一起來。在滿足層位功能基礎上，研究發(fā)現(xiàn)在材料組合設計中主要是控制原材料選擇與混合料設計兩大方面，對于不同的功能要求，所控制的指標及其標準有所不同?！　”疚牡谖宀糠?，主要針對FF-LLAP結構特點，提出一種基于可靠度分析理論的結構設計及優(yōu)化方法。給出FF-LLAP結構可靠度概率模型、抗力概率模型、　　效應概率設計參數(shù)等，采用蒙特卡羅法進行FF-LLAP結構可靠度計算，在國內外學者對瀝青路面可靠度研究基礎上，提出FF-LLAP結構目標可靠度指標，采用逐步逼近法進行可靠度設計。綜合考慮路面在整個設計期內的結構可靠性、使用性能和經濟性能，提出FF-LLAP結構可靠度優(yōu)化設計模型式和約束函數(shù)，采用網格法進行可靠度優(yōu)化設計?！　”疚牡诹糠?，根據所提出的FF-LLAP結構設計方法，對山東濱州2005年鋪筑的三個長壽命瀝青路面試驗路段結構的力學指標、動態(tài)力學響應、材料選用及組成設計、結構可靠性等進行分析，驗證文中提出的結構設計方法的可操作性、可信度等?！　⊥ㄟ^理論分析與實例分析表明，文中所提出的FF．LLAP結構及其設計方法是合理的，運用可靠度設計方法進行評價和優(yōu)化是行之有效的。　　

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