【摘要】：疲勞破壞是我國瀝青路面損壞的主要形式之一,也是瀝青路面設(shè)計時的重要考慮因素。瀝青路面發(fā)生疲勞破壞時,不僅會影響行車舒適性,嚴重時還會造成潛在的安全隱患。因此,為了延長路面的使用性及耐久性,研究其在特定環(huán)境與荷載下的疲勞損傷機理、建立相應(yīng)的疲勞預(yù)估模型具有十分重要的意義。本文源于交通運輸部西部交通科技項目(20113187721260),依據(jù)內(nèi)蒙古西北部材料及環(huán)境等特點,鋪筑了四種柔性基層瀝青路面試驗路,采用HVS加速加載試驗進行路面疲勞性能研究。通過在試驗路中埋設(shè)力學(xué)動態(tài)監(jiān)測設(shè)備,系統(tǒng)分析了路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)特征,探究了柔性基層瀝青路面疲勞損傷規(guī)律,明確了瀝青路面疲勞破壞的力學(xué)行為。在此基礎(chǔ)上,歸納總結(jié)瀝青路面疲勞性能主要影響因素,創(chuàng)新性地引入六參數(shù)三系數(shù)的影響參量,構(gòu)建了柔性基層瀝青路面疲勞預(yù)估模型,計算了瀝青路面疲勞壽命。主要研究內(nèi)容及成果如下:(1)通過實時分析加速加載期間各路面結(jié)構(gòu)瀝青層層底拉應(yīng)變動態(tài)響應(yīng)特征可知,適宜地增大基層模量可提升路面結(jié)構(gòu)整體承載力,不僅能減小瀝青面層層底拉應(yīng)變,而且有助于降低瀝青路面發(fā)生疲勞破壞的可能性。當(dāng)瀝青路面發(fā)生疲勞破壞時,瀝青層層底拉應(yīng)變增大約為初始值的2.2倍。(2)路基頂面豎向壓應(yīng)力與軸載之間為指數(shù)形式的變化關(guān)系,在四種瀝青路面結(jié)構(gòu)中,結(jié)構(gòu)C的應(yīng)力軸載敏感系數(shù)最大,約為其余路面結(jié)構(gòu)的3.1倍。當(dāng)瀝青路面發(fā)生疲勞破壞時,路基頂部壓應(yīng)力突變?yōu)槌跏贾档?.3倍左右。針對易發(fā)生疲勞破壞的瀝青路面結(jié)構(gòu),應(yīng)采用提高其路基壓實度的方法,以提升路面結(jié)構(gòu)的整體承載力,進而降低路基頂面承受的土壓力。(3)運用落錘式彎沉儀(FWD)實測加載期間瀝青層模量的演變規(guī)律,確定出演變規(guī)律主要可分為三個階段,即初期模量增長期、中期模量加速衰變期、后期模量穩(wěn)定衰變期,三階段分別占總過程的5%、20%及58%,當(dāng)瀝青路面發(fā)生疲勞破壞時,瀝青層模量衰減至初始值35%左右。(4)基于力學(xué)—內(nèi)因—外因的核心思想,采用加載模式系數(shù)、瀝青層層底拉應(yīng)變、動態(tài)模量、空隙率、瀝青用量及溫度的疲勞影響因子,結(jié)合荷載間歇次數(shù)、不利季節(jié)天數(shù)及橫向分布系數(shù)構(gòu)建了柔性基層瀝青路面疲勞預(yù)估模型。預(yù)估了四種瀝青路面結(jié)構(gòu)的疲勞壽命在1600~2400萬次之間,推薦了路面結(jié)構(gòu)的抗疲勞優(yōu)劣性依次為:路面結(jié)構(gòu)D路面結(jié)構(gòu)B路面結(jié)構(gòu)A路面結(jié)構(gòu)C。
【圖文】：

（c）網(wǎng)狀裂縫 （d）龜裂圖 1.1 瀝青路面常見裂縫形式瀝青路面疲勞破壞是指材料在重復(fù)荷載作用下產(chǎn)生累積損傷，導(dǎo)致裂縫及縫擴展，，最后直至破壞的現(xiàn)象[5]，同時疲勞開裂也是瀝青路面的主要病害之一。此，研究瀝青路面在特定交通與環(huán)境條件下的疲勞性能非常重要，這項工作一受到各國道路工作者的重視。為了保證瀝青路面良好的使用性以及耐久性，世各國瀝青路面設(shè)計方法中普遍選用路面的疲勞性能作為基本設(shè)計原則，而疲勞能研究是一項長期復(fù)雜的基礎(chǔ)性科研項目，限于對試驗方法和認識的局限性，

西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文殼牌公司的 Thioapave 產(chǎn)品用作下面層和基層的試驗段[45]。（2）國內(nèi)瀝青路面加速加載試驗研究進展1987 年，我國從澳大利亞引進加速加載設(shè)備，于 1990 年投入路面試驗研究，并修筑了 11 種不同類型的瀝青路面結(jié)構(gòu)來開展材料參數(shù)和施工工藝研究。我國長安大學(xué)在該試驗方面的研究較為領(lǐng)先，目前有三種加速加載設(shè)備如圖 1.2 所示，分別為自制環(huán)道加速加載設(shè)備、MMLS 小型加速加載設(shè)備以及直線型 HVS 加速加載設(shè)備。
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U416.217

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本文編號：2691033