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基于高渗透乳化沥青的层间粘结研究

作　者: 徐磊
导　师: 包龙生
学　校: 沈阳建筑大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 半刚性基层沥青路面透层高渗透乳化沥青层间剪切强度正交试验有限元分析
分类号: U416.217
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

我国的高速公路路面结构,绝大多数采用半刚性基层和底基层,面层为柔性沥青混凝土路面,半刚性基层和沥青面层二者之间的强度模量相差较大,变形时协调性较差。如果层间不进行合理的层间处置,层间结合面就会成为路面结构中的一个薄弱环节,无法承受水平方向强大的剪切力作用,从而使沥青路面在结合面处发生位移,严重时形成滑移、推挤和拥包等病害。这就要求半刚性基层路面必须选用合适的透层油来改善基层与面层的粘结问题,因此有必要提出一种新型的粘结材料—高渗透乳化沥青,以改善基层与面层间的粘结问题。本文在查阅大量国内外相关文献及研究成果的基础上,研究了高渗透乳化沥青的路用性能。首先,针对高渗透乳化沥青进行渗透试验,得到渗透效果与洒布量的关系。并将高渗透乳化沥青透层油与工程中经常采用的透层材料进行比较。并分析了基层养生龄期、高渗透乳化沥青洒布温度、养生温度等因素对渗透效果的影响。其次,进行了基层与面层间抗剪强度试验,得到了高渗透乳化沥青最佳用量。并分运用正交分析法对层间抗剪强度影响因素进行分析,结果表明透层油的种类及透层油的洒布量对抗剪强度影响较大。最后,根据路面实际路面结构,利用ABAQUS有限元分析软件建立半刚性基层沥青混凝土路面三维有限元模型。并针对实际路面的受力情况,进行有限元仿真模拟。分别针对超载现象、水平力影响、面层厚度、面层模量、基层模量以及层间接触情况等影响因素对粘结层所处位置的剪应力水平进行分析。计算结果表明路面粘结层剪应力主要受到车辆超载及水平荷载的影响较大,而对路面结构几何及材料参数的敏感性相对较弱。通过比较试验结果得出高渗透乳化沥青作为透层油可以保证层间剪应力的需求,保证结构之间的连续性。在此基础上,还提出了高渗透乳化沥青透层施工中的控制要点及施工质量检测指标。以上研究为高渗透乳化沥青作为透层油的广泛推广提供了参考和依据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-17
  1.1 研究的意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-13
    1.2.1 透层材料及施工工艺的研究  10-11
    1.2.2 层间抗剪强度的研究  11-12
    1.2.3 层间抗剪强度评价方法研究  12-13
  1.3 有限元模拟方法  13
  1.4 研究的主要内容及技术路线  13-16
    1.4.1 本文研究的主要内容和方法  13-15
    1.4.2 本文的技术路线  15-16
  1.5 本章小结  16-17
第二章高渗透乳化沥青渗透性能研究  17-36
  2.1 概述  17-20
    2.1.1 问题的提出和研究的意义  17
    2.1.2 透层的作用机理及作用  17-19
    2.1.3 透层油在实际是施工中容易出现的问题  19-20
    2.1.4 透层油在实际施工中的注意点  20
  2.2 研究方案  20-22
    2.2.1 透层材料  20-22
  2.3 试验材料技术性质及组成  22-27
    2.3.1 煤油稀释沥青  23
    2.3.2 乳化沥青  23-24
    2.3.3 改性乳化沥青  24
    2.3.4 高渗透乳化沥青  24
    2.3.5 基层材料技术指标  24-25
    2.3.6 面层材料性质指标及配合比设计  25-27
  2.4 渗透试验方案  27-28
    2.4.1 试件制备过程  28
    2.4.2 试验方法介绍  28
    2.4.3 试验过程  28
  2.5 试验结果与分析  28-35
    2.5.1 试验结果  28-30
    2.5.2 试验结果分析  30-31
    2.5.3 基层养生龄期对渗透性能影响分析  31-33
    2.5.4 养生温度和涂覆温度对渗透性能影响分析  33
    2.5.5 防水性能研究  33-35
  2.6 本章小结  35-36
第三章高渗透乳化沥青透层抗剪性能研究  36-46
  3.1 概述  36-37
    3.1.1 问题的提出和研究意义  36-37
  3.2 层间强度的构成  37-38
  3.3 层间抗剪强度影响因素  38-39
  3.4 透层材料最佳喷洒量的确定  39-42
    3.4.1 试验模型  39
    3.4.2 试件的制备  39
    3.4.3 试验设备  39-41
    3.4.4 试验结果与分析  41
    3.4.5 水损害对抗剪强度的影响  41-42
  3.5 抗剪强度影响因素分析  42-45
    3.5.1 正交试验方法介绍  42-44
    3.5.2 正交方法分析参数变化对层间抗剪强度的影响  44-45
  3.6 本章小结  45-46
第四章沥青混凝土路面粘结层受力分析  46-68
  4.1 有限单元法概述  46
  4.2 有限单元法基本原理  46-53
    4.2.1 结构静力分析  46-48
    4.2.2 温度应力分析  48-49
    4.2.3 结构动力分析  49-50
    4.2.4 ABAQUS 中的接触  50-52
    4.2.5 在ABAQUS 中定义接触  52-53
  4.3 计算机程序的选用  53-54
  4.4 研究方案  54-55
  4.5 基本假设与解题方法  55
  4.6 沥青混凝土路面结构的建立  55-60
    4.6.1 车轮荷载简化模式  55-57
    4.6.2 车轮荷载压力分布  57-58
    4.6.3 结构参数  58
    4.6.4 模型尺寸及单元划分  58-59
    4.6.5 边界条件  59
    4.6.6 层间接触  59-60
  4.7 剪应力计算结果  60-67
    4.7.1 超载作用的影响  60
    4.7.2 不含水平荷载的超载情况  60-61
    4.7.3 含水平荷载的超载情况  61
    4.7.4 水平力系数的影响  61-63
    4.7.5 面层厚度的影响  63-64
    4.7.6 面层模量的影响  64
    4.7.7 基层模量的影响  64-65
    4.7.8 层间接触对层间剪应力的影响  65-67
  4.8 本章小结  67-68
第五章高渗透乳化沥青透层油的施工  68-71
  5.1 高渗透乳化沥青在国内应用情况  68
  5.2 高渗透乳化沥青简介  68-69
  5.3 高渗透乳化沥青的存贮  69
  5.4 高渗透乳化沥青的施工  69
  5.5 施工过程中的质量控制  69-70
  5.6 高渗透乳化沥青的应用前景  70
  5.7 本章小结  70-71
第六章主要结论与进一步研究设想  71-73
  6.1 主要结论  71-72
  6.2 进一步研究的设想  72-73
参考文献  73-75
作者简介  75
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果  75-76
致谢  76-77

基于高渗透乳化沥青的层间粘结研究

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