[碩士]長(zhǎng)壽命瀝青路面力學(xué)分析與優(yōu)化

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　　[碩士]長(zhǎng)壽命瀝青路面力學(xué)分析與優(yōu)化　　學(xué)科專(zhuān)業(yè):工程力學(xué)　　授予學(xué)位：碩士 　　學(xué)位授予單位：上海大學(xué)　　學(xué)位年度：2007　　 長(zhǎng)壽命瀝青路面(Long-Life Asphalt Pavement)是當(dāng)前世界各國(guó)瀝青路面最熱門(mén)的研究?jī)?nèi)容。其本質(zhì)是通過(guò)增加道路的初期投資，降低道路壽命周期內(nèi)的維修、交通延誤、交通事故等費(fèi)用，以提高道路的通行和服務(wù)能力。借鑒國(guó)外長(zhǎng)壽命瀝青路面實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出基于長(zhǎng)壽命路面設(shè)計(jì)理念的設(shè)計(jì)方法，是解決我國(guó)路面破壞的有效途徑。本論文著手于路面材料選擇、力學(xué)性能的測(cè)試、行車(chē)狀態(tài)下路面的仿真力學(xué)分析、以及路面結(jié)構(gòu)的優(yōu)化研究，研究結(jié)果有利于延長(zhǎng)我國(guó)高等級(jí)公路的使用壽命。　　 首先，在路面材料的選擇上，通過(guò)相關(guān)的試驗(yàn)，將中海油的AH-30硬質(zhì)瀝青與歐洲(CEN ).美國(guó)(AASHTO).澳大利亞、英國(guó)(BS)等同級(jí)別的硬質(zhì)瀝青標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn):AH-30具有良好的性能指標(biāo)。之后，在優(yōu)選礦料的基礎(chǔ)上，選取了SAC配合比設(shè)計(jì)方法，并通過(guò)相關(guān)的檢驗(yàn)方案進(jìn)行細(xì)部調(diào)整。在填料的選取上，本文采用了海螺 P.O 32.5級(jí)水泥代替了全部的礦粉，改善了路面材料的水穩(wěn)定性?！　? 其次，對(duì)SAC系列瀝青混合料進(jìn)行了材料性能的測(cè)試。結(jié)果發(fā)現(xiàn):硬質(zhì)瀝青AH-30在與SAC骨架密實(shí)級(jí)配(4.75mm篩孔通過(guò)率為30%)的共同作用下，動(dòng)穩(wěn)定度能夠達(dá)到3000次以上，大大超出了以往基質(zhì)瀝青混凝土:同時(shí)當(dāng)填料完全采用32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，抗水損害能力也相應(yīng)得到提高，TSR值基本在85%以上。室內(nèi)試驗(yàn)表明，同樣的SAC結(jié)構(gòu)，AH-30瀝青具有更好的動(dòng)穩(wěn)定度，它可有效提高路面的抗高溫穩(wěn)定性能。另外，本文還測(cè)定SAC系列瀝青混凝上的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)模量，并通過(guò)數(shù)學(xué)回歸的方法，得出相應(yīng)的疲勞曲線(xiàn)，為路面結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提供了所需的參數(shù)?！　? 第三，采用有限元法對(duì)行車(chē)狀態(tài)下的路面力學(xué)行為進(jìn)行了仿真?？紤]最不利路面載荷作用的情況，即車(chē)輛在剎車(chē)過(guò)程中，路面結(jié)構(gòu)中應(yīng)力的變化情況。結(jié)果表明:在城市道路交叉口、停車(chē)站等地，由于路面局部抗力不足，容易導(dǎo)致的道路表面初期破壞。因此，在城市道路的設(shè)計(jì)中，有必要考慮剪應(yīng)力的設(shè)計(jì)控制指標(biāo)。　　 第四，本文還對(duì)路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化進(jìn)行了研究。結(jié)合試驗(yàn)部分的測(cè)定參數(shù)，借助于正交分析的試驗(yàn)方法，確定試驗(yàn)方案，通過(guò)BISAR的數(shù)值計(jì)算，得出了瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)隨著路面參數(shù)(各層模量、厚度)的變化趨勢(shì)，并以此作為定性的分析。結(jié)果表明:土基模量的變化對(duì)于路面結(jié)構(gòu)承載能力的影響十分顯著;基層厚度也是影響路表最大彎沉值、層底最大彎拉應(yīng)力的重要因素，一定厚度的基層起到擴(kuò)散荷載的作用;中下面層混凝土模量的增加能顯著減小瀝青面層的彎拉應(yīng)變?！　? 最后，借助遺傳算法，結(jié)合其全域性搜索最優(yōu)解的特點(diǎn)，建立相關(guān)的優(yōu)化模型，編制了基于路用性能的路面優(yōu)化程序。路面優(yōu)化實(shí)例的計(jì)算結(jié)果，驗(yàn)證了正交分析中的相關(guān)結(jié)論。作為了一種定量分析方法，它為日后的長(zhǎng)壽命瀝青路面設(shè)計(jì)方案提供了一套通用程序。

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