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[博士]大粒徑透水性瀝青混合料結(jié)構(gòu)層的路面結(jié)構(gòu)研究
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[博士]大粒徑透水性瀝青混合料結(jié)構(gòu)層的路面結(jié)構(gòu)研究 學(xué)科專業(yè):道路與鐵道工程 授予學(xué)位:博士 學(xué)位授予單位:東南大學(xué) 學(xué)位年度:2009 大粒徑透水性瀝青混合料(Large Stone Porous asphalt Mixes, LSPM)是一種新型的、性能優(yōu)異的柔性基層瀝青混合料,具有公稱最大粒徑大、空隙率大、瀝青用量較少、嵌擠效果好等特點(diǎn),從而具有較好的抗車轍、排水和高溫穩(wěn)定性,并且可以一定程度上適應(yīng)下部結(jié)構(gòu)層的不均勻變形。這種材料目前在新建、加鋪等工程中得到了大規(guī)模應(yīng)用。然而,圍繞LSPM應(yīng)用,還有一個(gè)問題魚待解決,那就是不同應(yīng)用條件下,含LSPM瀝青路面結(jié)構(gòu)的合理組合問題。 含LSPM瀝青路面結(jié)構(gòu)從應(yīng)用條件上可分為新建、改建加鋪等兩種,而加鋪又可以細(xì)分為:直接加鋪、銑刨到(底)基層頂加鋪和銑刨舊路面至土基頂再加鋪路面這三種情況.其中最后一種與新建基本相同,可合并考慮?! ? 針對(duì)以上三類應(yīng)用條件,在調(diào)查分析基礎(chǔ)上,提出了含LSPM結(jié)構(gòu)的初步組合方案,然后進(jìn)行力學(xué)分析,考察LSPM層的受力狀態(tài),確定LSPM層的合理厚度。這個(gè)厚度范圍是8-12cm,在厚度小于8cm時(shí),該材料施工中易發(fā)生離析,大于12cm則會(huì)對(duì)上部瀝青面層層底拉應(yīng)力(應(yīng)變)造成不利影響。 舊路表面結(jié)構(gòu)性病害的存在使加鋪結(jié)構(gòu)受到不利影響,通過試驗(yàn)段多種設(shè)備的現(xiàn)場實(shí)測和對(duì)比,確定了以裂縫、坑洞為代表的結(jié)構(gòu)性病害位置附近的強(qiáng)度衰變規(guī)律,然后將其帶入有限元計(jì)算模型,分析了這兩種典型結(jié)構(gòu)性病害對(duì)加鋪結(jié)構(gòu)的影響。分析表明:裂縫對(duì)加鋪結(jié)構(gòu)的影響顯著,特別是縫寬大于5mm的情況下,其上采用LSPM是合理的技術(shù)措施;坑洞的影響則稍小。 抗車轍性能是高等級(jí)公路瀝青路面常需重點(diǎn)考慮的性能之一。通過現(xiàn)場取芯試驗(yàn)、溫度場實(shí)測,結(jié)合典型交通量數(shù)據(jù),應(yīng)用蠕變模型,采用ABAQUS有限元軟件對(duì)各種含LSPM結(jié)構(gòu)組合的抗車轍性能進(jìn)行了計(jì)算分析。結(jié)果表明:老路面層所處的位置比較深,其所受到的應(yīng)力水平和溫度都相對(duì)較低,高溫變形量很小,對(duì)加鋪整體結(jié)構(gòu)車轍的影響可以忽略不計(jì);由于LSPM層對(duì)車轍的不敏感性,加鋪LSPM層及增加LSPM層厚度對(duì)路面整體結(jié)構(gòu)抗車轍性能影響不大。加鋪結(jié)構(gòu)中,在SMA, AC和LSPM三種結(jié)構(gòu)層中,路面的車轍主要由瀝青面層(SMA和AC層)產(chǎn)生。LSPM層的車轍所占比例很小,僅占路面結(jié)構(gòu)總車轍量的7%~8%左右?! ? 結(jié)合各種常用的結(jié)構(gòu)層疲勞壽命預(yù)測方法,針對(duì)舊路加鋪的情況,建立了舊路結(jié)構(gòu)層剩余疲勞壽命預(yù)測計(jì)算公式,并將其納入含LSPM舊路加鋪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法,提出了一種可考慮舊路殘余壽命的新設(shè)計(jì)方法。最后針對(duì)不同的交通量條件,提出了含LSPM路面推薦結(jié)構(gòu)。
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