[博士]重載條件下瀝青路面疲勞響應及設(shè)計方法研究

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　　[博士]重載條件下瀝青路面疲勞響應及設(shè)計方法研究　　學科專業(yè):道路與鐵道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：同濟大學　　學位年度：2006　　近年來，隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，我國道路交通狀況發(fā)生了巨大的變化，重載交通己成為普遍存在現(xiàn)象。在這種情況下，瀝青路面在使用過程中出現(xiàn)了不同形式的路面早期損害，其中疲勞開裂損壞已成為瀝青路面的主要病害之一?！　? 針對瀝青路面的疲勞破壞國內(nèi)外進行了大量的研究，但相關(guān)力學分析研究很少單獨分析瀝青路面疲勞破壞機理;而目前國內(nèi)外主要疲勞模型是在不同的試驗方法、試驗條件下得出的，各自有其具體的適用范圍;同時現(xiàn)有的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法中考慮了一些和瀝青路面路用性能相關(guān)的指標和方法，但很少針對路面的損壞模式和破壞機理來選擇相應的設(shè)計指標和標準，以達到控制路面相關(guān)損壞的目的?！　? 基于上述背景，論文主要從重載下瀝青路面的損害模式、瀝青混合料疲勞模型及考慮瀝青路面疲勞破壞的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法等三個方面進行了研究?！　? 論文首先對重載交通進行調(diào)研和現(xiàn)場調(diào)查，分析了交通軸載譜，得出重載交通的主要特征。研究認為重載交通特征主要表現(xiàn)為重軸載、交通量大和胎壓高三個特點?！　? 論文選取不同典型瀝青路面結(jié)構(gòu)，采用有限元方法針對重載交通的特點進行了路面結(jié)構(gòu)力學響應分析，其中重點分析了瀝青路面結(jié)構(gòu)面層的力學響應及其應力應變規(guī)律。同時實地調(diào)查重載條件下典型路段瀝青路面發(fā)生破壞的主要特點及破壞特征，在重載條件下瀝青路面破壞主要集中在輪跡帶及其附近位置，以縱向裂縫和車轍變形破壞為主。綜合力學分析結(jié)果和路況調(diào)查結(jié)果，采用強度理論和疲勞理論，分析了瀝青路面的破壞原因，得出瀝青路面的主要損害模式及破壞機理。　　論文分析了疲勞壽命的主要影響因素，并結(jié)合理論分析結(jié)果，采用三種瀝青混合料，應用均勻?qū)嶒炘O(shè)計方法，進行了不同溫度、頻率、應力比水平等試驗條件下的間接拉伸疲勞試驗，提出了適應于常規(guī)荷載和重載條件的基于瀝青飽和度、溫度、頻率、初始應變及初始勁度模量的瀝青混合料疲勞模型，并與國內(nèi)外模型進行了對比分析，結(jié)果表明論文模型具有較好的比對性，可用于瀝青混合料疲勞壽命的預估。同時提出了瀝青混合料動態(tài)模量回歸模型，并提出了動態(tài)模量推薦值?！　? 在以上工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合瀝青路面損害模式及破壞機理，論文以現(xiàn)行規(guī)范為基礎(chǔ)，結(jié)合目前國內(nèi)外瀝青路面設(shè)計方法，從瀝青路面疲勞破壞角度出發(fā)，提出了在重載條件下控制瀝青路面疲勞開裂的設(shè)計指標、疲勞標準及設(shè)計方法。并進行了軸載換算、瀝青面層容許拉應力計算公式等內(nèi)容的研究，提出了設(shè)計流程圖，給出了典型算例。并提出了重載交通下瀝青路面設(shè)計及路面結(jié)構(gòu)組合的建議。　　論文最后對依托工程多段試驗路進行測試，以驗證理論分析及相關(guān)成果的合理性與正確性。

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