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沥青路面结构抗车辙研究
国内图书分类号: 学校代码: 10213
国际图书分类号: :公开
工学博士学位论文沥青路面结构抗车辙的研究
博士研究生:高立波?
导师:王哲人? 教授?
申请学位:工学博士?
学科:道路与铁道工程?
所? 在? 单? 位:交通科学与工程学院?
答? 辩? 日? 期: 2009 年 10 月?
授予学位单位:哈尔滨工业大学Classified Index :
. :
Dissertation for the Doctoral Degree in Engineering
STUDY OF ASPHALT PAVEMENTSTRUCTURE RESISTING RUTTING
Candidate: Gao Libo
Supervisor: Prof. Wang Zheren
Academic Degree Applied for: Doctor of Engineering
Road and Railway Engineering
Speciality:
School of Transportation
Affiliation:
Science & Engineering
Date of Defence:
October, 2009
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
摘要
摘要
近年来,全球气候转暖,重载交通增长,我国高速公路沥青路面早期车辙
现象也日益严重,并多以流动型车辙为主,已成为当前昀主要的路面早期损坏
现象,车辙形成的因素很复杂,既有材料因素,又有结构因素,历来多偏重材
料因素的研究,如在路面中采用 SMA、SBS、Superpave 等技术。但昀新调查
发现以上、中面层为主的车辙现象正在转变为以中、下面层车辙为主,而车辙
的出现也只是略有减缓,路面仍不可避免出现较大车辙。
本论文结合近十来对路面车辙等早期损坏的跟踪检测和试验实践,采用有
限元计算分析方法,对路面车辙产生机理进行分析,发现在新的交通、气候条
件下路面结构因素对路面车辙的影响显得尤为突出。而我国已建高速公路几乎
全部是半刚性基层沥青路面结构的现实,明显与新的形势不相适应。
突破传统的思维定势,从新的角度、用新的思想认识路面结构因素对路面
车辙的影响,采用有效的结构措施提高路面的抗车辙性能是本论文的主要研究
目的。实践是检验真理的唯一标准,基于事实的归纳分析对于路面结构的研究
将产生与时俱进的深远影响。
基于路面钻芯试验和剪切理论分析,半刚性基层沥青路面 3~11cm 范围内
为等效压应力、剪应力和剪应变的高值区,流动型车辙是由剪应变控制的。提
高沥青路面中面层高温模量可有效降低剪应变,达到抗车辙的目的。
按层位设计沥青混合料的思想,开展了高模量沥青混凝土的研究,基于粘
弹性理论,采用动态模量作为评价指标,得出了高模量沥青混凝土的定义。有
效的提高了沥青中面层高温动态模量,而常温、低温性能不降低。为高模量沥
青混凝土的应用推广奠定了基础。
基于半刚性基层结构存在结构缺陷的事实,提出了路面结构设计组合原则
和联结层设计理念,即在沥青层与半刚性基层之间增设一层沥青稳定碎石或级
配碎石联结层,改善半刚性基层工作条件,使整个路面在荷载作用下协调变
形,减少路面车辙与裂缝,体现了长寿命沥青路面设计理念,与以往只作为功
能性联结的联结层有所不同。
根据联结层设计理念和层位对材料性能的要求,开展了联结层材料的性能
和施工工艺研究,提出了经过工程验证的配套技术,包括配合比设计方法、级
配范围及相应的技术指标要求和施工控制要点。提出的级配碎石层的设计模量
- I - 哈尔滨工业大学工学博士学位论文
建议值经实践检验完全能够实现,为联结层的设计和应用提供了技术支持。
工程应用和经济分析表明,通过提高中面层高温动态模量,采用联结层组
合式路面结构的结构措施,可以实现路面协调变形的目的,有效减少路面车辙
的产生。在重交通高速公路铺筑的联结层组合式沥青路面结构,在通车 5 年后
仍表现出较好的抗车辙性能,车辙小于或等于半刚性基层沥青路面,没有出现
裂缝等病害,明显优于半刚性基层沥青路面。同时该类型路面结构具有较好的
技术经济指标。
关键词:沥青路面;流动型车辙;高模量沥青混凝土;联结层;组合式沥青路
面结构- II - Abstract
Abstract
In recent years, with the warming of the globa