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重载和高温下沥青路面罩面结构的力学分析

作　者: 袁壮
导　师: 张起森；王辉
学　校: 长沙理工大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 罩面重载交通高温路况调查数值仿真分析耦合配合比设计
分类号: U416.217
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 184次
引　用: 3次
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内容摘要

沥青路面是我国高等级公路路面结构的主要形式之一,随着重载交通的出现与形成,沥青路面早期破坏现象愈来愈普遍,重载和外界环境已成为影响路面服务性能和缩短路面使用寿命的重要因素。为此,本论文从具体路面状况和理论分析两方面入手,对常温和高温重载沥青路面进行结构分析。论文首先就京珠高速广韶段罩面工程实验段的路面状况调查结果,对各种路面病害的原因进行了分析。其次,以商业软件ANSYS为计算工具,应用弹性理论,对常温和高温重载沥青路面进行了数值仿真分析,研究了路面结构在双轮车辆荷载作用下的力学响应,分析讨论了超重荷载、高温和重载耦合作用对沥青路面的应力、应变和承载能力等方面的影响,同时探讨了常温和高温情况下不同超载量对路面关键响应的变化规律。最后,对实验路罩面层和修复层的沥青混合料进行了配合比设计,并提出施工技术要求,试验路铺设后进行了各项指标的检测。论文研究结果表明:超载运输和外界环境是导致路面损坏的主要外因;重载交通使路面关键响应增大,使路面的损坏过程加快、损坏程度加深,高温的作用使路面的损坏进一步加快,制约着路面的使用性能和使用寿命,这两者都是路面损坏的内因。在保证沥青混合料生产能力、出料温度、运输和摊铺都满足施工要求的情况下,沥青混合料压实是保证沥青路面具有优良抗车辙、抗水损性能与耐久性的关键工序。论文的研究成果对路面罩面结构设计、公路管理及养护维修具有指导意义,为今后常温和高温重载交通沥青路面设计提供了一些可供参考的有价值的思路。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-12
第一章概述  12-23
  1.1 问题的提出  12-13
  1.2 研究现状  13-22
    1.2.1 路面结构力学的解析法  13-19
    1.2.2 沥青路面的有限元法分析  19-22
  1.3 主要研究内容  22
  1.4 本文研究技术路线  22-23
第二章路况调查及早期破坏成因分析  23-39
  2.1 工程简介  23-24
  2.2 路况调查  24-32
    2.2.1 交通量调查  24-25
    2.2.2 路面破损调查  25-26
    2.2.3 车辙调查  26-27
    2.2.4 弯沉检测  27-29
    2.2.5 平整度调查  29-30
    2.2.6 路面温度场调查  30-32
  2.3 路面早期破坏原因分析  32-36
    2.3.1 车辙  32-33
    2.3.2 裂缝  33-34
    2.3.3 龟裂  34-35
    2.3.4 坑槽  35
    2.3.5 松散老化  35-36
  2.4 沥青路面的水损坏  36-37
  2.5 沥青路面早期损坏的防治  37-39
    2.5.1 沥青路面早期破坏的预防  37
    2.5.2 沥青路面早期损坏的维修  37-39
第三章重载沥青路面罩面结构的力学分析  39-52
  3.1 有限元法分析过程概述  39-40
  3.2 有限元软件计算ANSYS 的简介  40-41
    3.2.1 ANSYS 的概况  40-41
    3.2.2 一般问题的ANSYS 分析步骤  41
  3.3 罩面结构ANSYS 分析理论体系和荷载图式  41-44
    3.3.1 基本假设和基本参数  41-42
    3.3.2 重载沥青路面荷载图示  42-44
  3.4 有限元模型  44-45
  3.5 路面受力特性分析  45-51
    3.5.1 路表弯沉  45-46
    3.5.2 拉应力  46-48
    3.5.3 压应力  48-49
    3.5.4 最大剪应力  49-51
  3.6 本章小结  51-52
第四章高温和重载耦合作用下罩面结构力学分析  52-58
  4.1 基本参数  52-53
  4.2 路面受力特性分析  53-57
    4.2.1 竖向位移  53-54
    4.2.2 拉应力  54-55
    4.2.3 压应力  55-56
    4.2.4 最大剪应力  56-57
  4.3 本章小结  57-58
第五章试验路配合比设计与施工  58-67
  5.1 试验路概况  58-59
  5.2 配合比设计  59-63
    5.2.1 原材料主要指标的检验  59-61
    5.2.2 沥青混合料试验  61-63
  5.3 试验路施工及检测  63-66
    5.3.1 旧路面病害处理方法  63-64
    5.3.2 粘结层设置  64
    5.3.3 施工及检测  64-66
  5.4 本章小结  66-67
第六章结论与展望  67-69
  6.1 主要结论  67
  6.2 展望  67-69
参考文献  69-75
致谢  75-76
附录  76

重载和高温下沥青路面罩面结构的力学分析

内容摘要

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