隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,公路交通運輸事業(yè)得到了蓬勃發(fā)展,重載、超載現(xiàn)象日益突出。瀝青路面作為我國高等級路面的主要結構形式,往往在設計年限內無法滿足重載交通的需求而發(fā)生嚴重的早期破壞,車轍和裂縫的頻繁出現(xiàn),嚴重縮短了瀝青路面的使用壽命。因此,結合各結構層層位功能要求,深入研究能夠抵抗重載交通反復作用的瀝青路面結構與材料組合設計具有深遠意義。首先,本文通過調查京滬高速動態(tài)稱重系統(tǒng)(WIM)記錄的基礎數(shù)據(jù),統(tǒng)計分析其交通組成和軸載特性,繪制了實測交通軸載譜,選取120kN和140kN分別作為京滬高速超車道、行車道的代表軸載;根據(jù)京滬高速瀝青路面養(yǎng)護管理決策支持系統(tǒng)(PMS)記錄的數(shù)據(jù),選取了重載代表路段,以車轍和橫縫為典型病害,從重載交通和路面結構形式兩方面分析了典型病害的成因,為重載瀝青路面結構類型的選取提供依據(jù)。其次,選取無機結合料穩(wěn)定類基層瀝青路面和瀝青結合料類基層瀝青路面兩種路面結構形式,利用ABAQUS有限元軟件,基于彈性層狀體系理論,分析了面層厚度、面層模量梯度、重載和水平力對瀝青路面受力特性的影響,結合瀝青路面主要設計指標,得到了各種瀝青路面結構最佳厚度組合和面層模量梯度推薦方案;采用靈敏度分析,確定了重載瀝青路面的關鍵設計指標及設計要點,為重載瀝青路面結構與材料組合設計提供依據(jù)。然后,針對京滬高速重載交通特性和典型病害成因,分別選取SMA-13、Sup-20、Sup-25 級配瀝青混合料作為上、中、下面層材料,通過室內試驗測定七種面層瀝青混合料的路用性能和力學性能。試驗結果表明,七種面層瀝青混合料的路用性能和力學性能均能滿足要求;摻加玄武巖纖維后,瀝青混合料的高溫抗變形能力和低溫抗裂性能稍有改善,水穩(wěn)定性改善效果不明顯,抗剪性能和疲勞壽命得到大幅提高。最后,根據(jù)力學響應結果擬定路面結構類型,通過面層厚度與材料實測模量的合理組合,以充分發(fā)揮各個結構層的層位功能為組合設計原則,得到常規(guī)無機結合料穩(wěn)定類基層瀝青路面、“薄面”無機結合料穩(wěn)定類基層瀝青路面和瀝青結合料類基層瀝青路面三種推薦路面結構。利用好路網(wǎng)軟件,根據(jù)京滬高速實測交通參數(shù)和面層材料性能,對推薦路面結構進行驗算,均能滿足重載瀝青路面設計要求。研究成果將直接在京滬高速江蘇段路面維修養(yǎng)護及拓寬改建工程中實際應用,同時對我國重載交通下的新建和改建高速公路的路面結構設計具有較大指導意義。
【學位單位】：揚州大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U416.2
【部分圖文】：

圖２．２各路段超車道車型分布??由圖２．１可見，新沂河橋和永安河橋所在路段行車道上車型分布比例較為接近，兩個??路段上六軸半掛式貨車８、９類車比例之和分別為６３．４％、５３％。可見，兩路段行車道上大??型貨車比例較高。圖２．２表明，兩路段的主要車型為中小型貨車，其中二軸六輪２、３類車??型的比例相對較高，分別為５６．７％和６９．３％。此外，新沂河橋路段的超車道上六軸及以上??的大型貨車所占比例明顯高于永安河橋路段，新沂河橋所在路段的重載情況更為明顯。??對比圖２．１和圖２．２可知，行車道上大中型貨車的比例明顯高于超車道，行車道的重??載情況相對超車道更為嚴重，且行車道上的行車速度普遍低于超車道，重載低速行駛的大??中型貨車會嚴重影響瀝青路面的行駛質量。??２．１．２交通參數(shù)分析??（１）年平均日交通量??２軸６輪及以上車輛的雙向年平均日交通量ＡＡＤＴＴ是指全年日交通量（除了?１類車??型）觀測值的平均值，其計算公式如下：??

式中：０—一觀測期內第ｉ天２軸６輪及以上車輛的交通量（輛／ｄ）。??根據(jù)動態(tài)稱重系統(tǒng)（ＷＩＭ）記錄的歷年交通量數(shù)據(jù)，按公式２－１計算兩個路段２軸６??輪及以上車輛歷史年平均日交通量ＡＡＤＴＴ，結果見表２－２，其變化規(guī)律見圖２．３。???表２－２歷史年平均日交通量???＾、?２軸６輪及以上車輛ＡＡＤＴＴ／輛／ｄ??年份???????新沂河橋?永安河橋???２００１?１７７０６?２２４１４??２００２?２３６６５?３０１９３??２００３?２８９０３?４２５８７??２００４?２８９２８?４７９２４??２００５?３２３８６?５３０１０??２００６?３６０３５?６０１６６??２００７?３７０７０?６２６４７??２００８?３８６５４?６４４３８??２００９?４１２９７?５８１２５??２０１０?４７５３１?６６４３４??２０１１?５０４００?６９９９５??２０１２?５０６７５?７１２０１??２０１３?５１２７１?７３２１３??２０１４?５１８０６?７３７９７??２０１５?５２４６２?７４４９９??２０１６?５１１８９?７５１５２??８００００??＾?７００００??辱?６００００??＊?５００００??ｇ?４（）＿?＋新沂河橋??＾?３００００?＋永安河橋??２００００??１００００??０?？??＇??ｉ???ｉＪｉ－ｎ－ｖ

車道??圖２．４各路段車道系數(shù)??由圖２．４可見，行車道承受的交通荷載作用明顯高于超．乍道。新沂河橋所在路段行車??道承擔的交通荷載作用占全幅路面交通荷載的７１．７２％，超．乍．道的交通Ｓｄ傘幅路面交通Ｍ??的２８．２８％。永安河橋所在路段行車道的車道系數(shù)為６８．３６％，超車道的乍道系數(shù)為３１．６４％。??因此，兩個路段行車道承擔著全斷面７０％左右的交通荷載作用，超車道承擔３０％左右的交??通荷載作用。??２．２京滬高速交通軸載分析??２．２．１軸載特性分析??在路面結構設計過程中，為了準確考慮重載車輛對瀝青路面損壞的影響，就必須測定??行駛車輛的軸型和軸重數(shù)據(jù)。大量研究表明，２軸６輪及以上的貨車是造成瀝青路面損壞??的主要車型。因此，研宄各類車輛各種軸型的軸載范圍及頻率能真實的反映路面實際的軸??載特性，即軸載譜。軸載譜類型分為單軸單輪軸載譜、單軸雙輪軸載譜、雙聯(lián)軸軸載譜和??三聯(lián)軸軸載譜�！豆窞r青路面設計規(guī)范》（ｒｒｃＤｓｏｄｏｉ？）中規(guī)定：軸重的超限標準為單??軸單輪７０ｋＮ
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本文編號：2885867