當車輛行駛在有表面徑流的瀝青路面上時,輪胎會驅使水對路面結構不斷“擠壓”和“抽吸”,加劇了瀝青路面結構動態(tài)響應的不利受力狀態(tài),所形成的動態(tài)孔隙水壓力(以下簡稱“動水壓力”)環(huán)境會不斷侵蝕瀝青材料,最終發(fā)展為水損害,影響瀝青路面整體的服役性能與壽命。動水壓力環(huán)境造成瀝青路面破壞的嚴重性已逐漸為人們所意識到,但現(xiàn)有相關研究仍存在許多不完善和不足之處,特別是針對多因素耦合作用下的影響規(guī)律仍缺乏系統(tǒng)性地深入探索。為進一步揭示動水壓力對瀝青路面破壞的影響,本文采用數(shù)值模擬、足尺加速加載試驗和多尺度室內試驗等手段,探索了路面干燥與飽水狀態(tài)下結構動態(tài)響應的差異,研究了動水壓力量級和作用時間、水溫等因素對瀝青混合料力學性能的影響,并從多個尺度分析了動水壓力環(huán)境造成瀝青材料失效的機理。通過圍繞動水壓力對瀝青路面破壞的影響所開展的系統(tǒng)研究,得出的主要研究結論如下:(1)采用ABAQUS模擬了干燥與飽水狀態(tài)下瀝青路面結構的動態(tài)響應規(guī)律。水的存在會使得瀝青路面結構動態(tài)響應變得更復雜。車輛荷載增大會顯著提升應力、應變與孔隙水壓力等指標的幅值。正、負孔隙水壓力的量級會隨著車速增長而明顯增大;兩種狀態(tài)的應力幅值均會...

【文章頁數(shù)】：180 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 引言
2 研究現(xiàn)狀分析
    2.1 動水壓力環(huán)境引起瀝青路面破壞的機理分析
        2.1.1 宏觀尺度機理
        2.1.2 微觀尺度機理
    2.2 動水壓力環(huán)境對瀝青路面結構動態(tài)響應影響的研究現(xiàn)狀
        2.2.1 基于數(shù)值模擬的相關研究現(xiàn)狀
        2.2.2 基于傳感器監(jiān)測的相關研究現(xiàn)狀
    2.3 動水壓力環(huán)境對道路瀝青材料服役性能影響的研究現(xiàn)狀
        2.3.1 傳統(tǒng)評價水損害的試驗方法
        2.3.2 考慮動水壓力環(huán)境評價水損害的試驗方法
        2.3.3 動水壓力環(huán)境引起水損害的多尺度試驗研究現(xiàn)狀
    2.4 當前動水壓力相關研究存在的局限與不足
    2.5 本文擬解決的關鍵科學問題、研究內容及技術路線
        2.5.1 擬解決的關鍵科學問題
        2.5.2 主要研究內容
        2.5.3 技術路線
3 動水壓力環(huán)境影響瀝青路面結構動態(tài)響應的數(shù)值模擬研究
    3.1 理論基礎
    3.2 有限元模型的建立
        3.2.1 瀝青路面結構與材料參數(shù)
        3.2.2 邊界條件與加載模型
    3.3 模擬動態(tài)響應指標的時程變化特性分析
    3.4 模擬動態(tài)響應指標的幅值隨車速、車載變化規(guī)律
    3.5 模擬動態(tài)響應指標的空間分布規(guī)律
        3.5.1 豎向分布
        3.5.2 橫向分布
    3.6 有限元模型的驗證
    3.7 本章小結
4 動水壓力環(huán)境影響瀝青路面結構動態(tài)響應的現(xiàn)場試驗研究
    4.1 基于足尺加速加載的瀝青路面結構動態(tài)響應監(jiān)測現(xiàn)場試驗
        4.1.1 足尺加速加載試驗系統(tǒng)介紹
        4.1.2 現(xiàn)場試驗段準備
        4.1.3 現(xiàn)場試驗方案
        4.1.4 監(jiān)測信號處理
    4.2 現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)分析
        4.2.1 應力、應變指標隨加載參數(shù)變化規(guī)律
        4.2.2 前、后軸車輪產(chǎn)生動水壓力對比分析
    4.3 飽水瀝青路面結構產(chǎn)生動水壓力信號的橫向場域分布特征
    4.4 飽水瀝青路面結構產(chǎn)生動水壓力的預測模型
    4.5 本章小結
5 動水壓力環(huán)境對瀝青混合料力學性能的影響研究
    5.1 水環(huán)境模擬試驗方法及瀝青材料情況
        5.1.1 水環(huán)境模擬試驗方法
        5.1.2 試驗用原材料基本性能
    5.2 力學強度
    5.3 高溫穩(wěn)定性
        5.3.1 試驗設計
        5.3.2 試驗及分析方法
        5.3.3 試驗結果及分析
    5.4 低溫抗裂性
        5.4.1 試驗設計
        5.4.2 試驗及分析方法
        5.4.3 試驗結果及分析
    5.5 本章小結
6 動水壓力環(huán)境造成道路瀝青材料失效的機理研究
    6.1 瀝青混合料的組分敏感性
        6.1.1 試驗設計
        6.1.2 試驗及分析方法
        6.1.3 試驗結果及分析
    6.2 瀝青的表面能參數(shù)變化
        6.2.1 試驗設計
        6.2.2 試驗及分析方法
        6.2.3 試驗結果及分析
    6.3 瀝青的官能團和化學鍵變化
    6.4 本章小結
7 結論與展望
    7.1 結論
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 展望
參考文獻
附錄A 基于Matlab獲取現(xiàn)場監(jiān)測信號特征點的程序
作者簡歷及在學研究成果
學位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3735208