【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、建立相應的疲勞預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力學動態(tài)監(jiān)測設備,系統(tǒng)分析了路面結構力學響應特征,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行為。在此基礎上,歸納總結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,構建了柔性基層瀝青路面疲勞預估模型,計算了瀝青路面疲勞壽命。主要研究內容及成果如下:(1)通過實時分析加速加載期間各路面結構瀝青層層底拉應變動態(tài)響應特征可知,適宜地增大基層模量可提升路面結構整體承載力,不僅能減小瀝青面層層底拉應變,而且有助于降低瀝青路面發(fā)生疲勞破壞的可能性。當瀝青路面發(fā)生疲勞破壞時,瀝青層層底拉應變增大約為初始值的2.2倍。(2)路基頂面豎向壓應力與軸載之間為指數(shù)形式的變化關系,在四種瀝青路面結構中,結構C的應力軸載敏感系數(shù)最大,約為其余路面結構的3.1倍。當瀝青路面發(fā)生疲勞破壞時,路基頂部壓應力突變?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構,應采用提高其路基壓實度的方法,以提升路面結構的整體承載力,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—內因—外因的核心思想,采用加載模式系數(shù)、瀝青層層底拉應變、動態(tài)模量、空隙率、瀝青用量及溫度的疲勞影響因子,結合荷載間歇次數(shù)、不利季節(jié)天數(shù)及橫向分布系數(shù)構建了柔性基層瀝青路面疲勞預估模型。預估了四種瀝青路面結構的疲勞壽命在1600~2400萬次之間,推薦了路面結構的抗疲勞優(yōu)劣性依次為:路面結構D路面結構B路面結構A路面結構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荷載作用下產生累積損傷，導致裂縫及縫擴展，，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，世各國瀝青路面設計方法中普遍選用路面的疲勞性能作為基本設計原則，而疲勞能研究是一項長期復雜的基礎性科研項目，限于對試驗方法和認識的局限性，

西安建筑科技大學碩士學位論文殼牌公司的 Thioapave 產品用作下面層和基層的試驗段[45]。（2）國內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構來開展材料參數(shù)和施工工藝研究。我國長安大學在該試驗方面的研究較為領先，目前有三種加速加載設備如圖 1.2 所示，分別為自制環(huán)道加速加載設備、MMLS 小型加速加載設備以及直線型 HVS 加速加載設備。
【學位授予單位】：西安建筑科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U416.217

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 董瑞琨;鄭茂;黃衛(wèi)東;黃明;;考慮自愈合補償?shù)亩喾N瀝青混合料疲勞性能比較[J];中國公路學報;2015年05期

2 季節(jié);許鷹;索智;奚進;;基于耗散能法分析熱拌及溫拌再生SMA瀝青混合料的疲勞特性[J];北京工業(yè)大學學報;2014年12期

3 康誠;馬芹永;吳金榮;;凍融腐蝕對瀝青混凝土疲勞性能的影響[J];公路交通科技;2014年05期

4 陳靜云;劉佳音;劉云全;周長紅;;加速加載條件下瀝青路面結構動力響應[J];哈爾濱工程大學學報;2014年06期

5 吳志勇;張肖寧;游宏;苑苗苗;萬成;;基于應變控制的瀝青混合料疲勞壽命預測[J];華南理工大學學報(自然科學版);2014年02期

6 周亮;凌建明;林小平;;考慮環(huán)境因素的瀝青路面疲勞開裂預估模型[J];中國公路學報;2013年06期

7 董忠紅;張揚;呂彭民;;拉-壓交變荷載下瀝青混合料的疲勞性能[J];中國公路學報;2013年02期

8 周志剛;張清平;袁秀湘;;瀝青混凝土彎曲疲勞試驗疲勞損傷分析[J];中南大學學報(自然科學版);2011年06期

9 羅輝;朱宏平;陳傳堯;;預切口瀝青混合料小梁疲勞試驗與數(shù)值研究[J];土木工程學報;2009年06期

10 陳開圣;熊嵐;彭小平;;室內承載板法測定土基回彈模量的理論修正[J];公路;2008年04期

相關博士學位論文 前3條

1 莊傳儀;基于加速加載響應的柔性基層瀝青路面設計指標與參數(shù)研究[D];長安大學;2012年

2 紀小平;基于足尺ALF車轍預估模型的甘肅地區(qū)瀝青混合料高溫性能標準研究[D];長安大學;2011年

3 毛成;瀝青路面裂紋形成機理及擴展行為研究[D];西南交通大學;2004年

相關碩士學位論文 前10條

1 李駿;密級配瀝青穩(wěn)定碎石（ATB-30）組成設計與疲勞特性研究[D];長安大學;2015年

2 陳偉強;基于耗散能量的瀝青混合料疲勞破壞機理研究[D];華南理工大學;2014年

3 楊光;半剛性基層長壽命瀝青路面典型瀝青混合料疲勞性能研究[D];交通部公路科學研究院;2014年

4 孟琦;具有柔性基層的瀝青路面結構分析[D];河北工業(yè)大學;2013年

5 張悅;高等級公路瀝青路面施工質量控制體系研究[D];重慶交通大學;2013年

6 阮妨;溫拌瀝青混合料配合比設計方法及技術性能研究[D];長安大學;2012年

7 白吉祥;基于加速加載的瀝青層疲勞性能研究[D];山東建筑大學;2011年

8 牛剛;沙漠油田公路路面結構與線形指標研究[D];長安大學;2010年

9 孫杰;基于應力控制模式下的瀝青混合料疲勞開裂預估模型的研究[D];華南理工大學;2010年

10 袁美俊;基于加速加載試驗的重載路面結構研究[D];長安大學;2009年

本文編號：2691033