為了從瀝青路面結(jié)構(gòu)力學(xué)性能及環(huán)境效益兩個(gè)角度進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化,以提高重慶市國省干線公路服務(wù)壽命,并且引入可持續(xù)概念為建設(shè)綠色公路服務(wù)。本文以重慶市國省干線公路瀝青路面結(jié)構(gòu)為研究對象,首先對重慶市國省干線瀝青路面結(jié)構(gòu)運(yùn)行環(huán)境特征、交通特征及結(jié)構(gòu)組合形式進(jìn)行詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)分析;其次,利用瀝青混合料性能試驗(yàn)機(jī)(SPT)對AC13、AC20兩種瀝青混合料進(jìn)行室內(nèi)動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn),利用1stopt軟件進(jìn)行最小二乘法數(shù)值擬合,確定AC13瀝青混合料、AC20瀝青混合料在25℃參考溫度下的動(dòng)態(tài)模量主曲線函數(shù),為瀝青路面結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析提供材料參數(shù);然后,根據(jù)國省干線瀝青路面典型結(jié)構(gòu),利用有限元軟件模擬路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)特征,分析溫度、速度及軸載對力學(xué)響應(yīng)的影響規(guī)律,并采用正交分析法分析路面結(jié)構(gòu)參數(shù)與各動(dòng)力響應(yīng)指標(biāo)的關(guān)系,得到通過調(diào)整路面結(jié)構(gòu)參數(shù)改善路面受力條件的有效途徑;最后,基于LCA理念量化分析國省干線瀝青路面典型結(jié)構(gòu)建設(shè)期間的環(huán)境效益,并研究路面結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)整對整個(gè)建設(shè)期能耗及碳排放的影響規(guī)律。論文的主要成果如下:(1)依據(jù)累年年均降雨量、最熱月最高氣溫均值以及累年年極端最低氣溫,結(jié)合重慶市地域特點(diǎn),基于GIS方法將重慶公路運(yùn)行環(huán)境劃分為四個(gè)區(qū)域,交通特征及路面性能存在顯著地域差異性;重慶市國省干線瀝青路面結(jié)構(gòu)主要是4cm上面層+5cm/6cm下面層+20~25cm基層+20~25cm底基層,單一的結(jié)構(gòu)形式與重慶市復(fù)雜的氣候交通情況呈現(xiàn)矛盾化。(2)對于重慶市國省干線瀝青路面結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng),動(dòng)載作用下路面結(jié)構(gòu)路基頂面豎向壓應(yīng)變值小于靜載作用,而基層底拉應(yīng)力、瀝青層豎向壓應(yīng)力及剪應(yīng)力均大于靜載作用;隨著荷載軸重的增加,在整個(gè)加載時(shí)程及空間分布內(nèi),各個(gè)動(dòng)力響應(yīng)指標(biāo)均有所增長;與高速狀態(tài)相比,低速狀態(tài)下基層底部拉應(yīng)力、路基頂面豎向壓應(yīng)變、瀝青層壓應(yīng)力及剪應(yīng)變相對較高,剪應(yīng)力較低,且低速狀態(tài)各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)對速度變化更加敏感;除剪應(yīng)力外,各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)隨著溫度的升高均有所提高,等溫模型下力學(xué)響應(yīng)指標(biāo)均高于考慮溫度梯度模型,高估了半剛性基層疲勞壽命及瀝青層永久變形。(3)基層底部拉應(yīng)力隨著面層厚度、基層厚度以及基層模量的增加而逐漸減小,且影響程度順序?yàn)榛鶎雍穸让鎸雍穸然鶎幽Ａ?路基頂面壓應(yīng)變隨著面層厚度、基層厚度以及基層模量的增加而逐漸減小,且影響程度順序?yàn)榛鶎雍穸让鎸雍穸然鶎幽Ａ?瀝青層豎向壓應(yīng)力隨著面層厚度增加而逐漸減小,隨著基層厚度以及基層模量的增加而增加,且影響程度順序?yàn)槊鎸雍穸然鶎幽Ａ炕鶎雍穸?瀝青層剪應(yīng)力隨著面層厚度的增加而增加,隨著基層厚度以及基層模量的增加而逐漸減小,且影響程度順序?yàn)槊鎸雍穸然鶎幽Ａ炕鶎雍穸取?4)對于重慶市瀝青路面結(jié)構(gòu)建設(shè)期能耗及碳排放,考慮能源原料能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于未考慮能源原料能;水泥生產(chǎn)始終是單位工程下能耗及碳排放的主要來源,其次為瀝青混合料拌和,集料運(yùn)輸環(huán)節(jié)的比例受運(yùn)距存在顯著性變化。運(yùn)距較小時(shí)機(jī)械施工階段的能耗及碳排放遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于材料運(yùn)輸階段,當(dāng)運(yùn)距較大時(shí)機(jī)械施工階段的能耗及碳排放與材料運(yùn)輸階段相差無幾,甚至低于材料運(yùn)輸階段;考慮原料能條件下,集料運(yùn)輸距離每減少1km,功能單位下能耗降低7027MJ,碳排放降低326.74kg;考慮原料能運(yùn)距較小條件下,混合料拌合樓采用能源類型由重油更改為天然氣,功能單位下能耗降低7.9%,碳排放降低5.6%。(5)當(dāng)進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化時(shí),考慮原料能運(yùn)距較小條件下,基層中水泥摻量每增加1%,功能單位下建設(shè)期總能耗增加113206MJ,總碳排放增加16435.8kg;面層厚度每增加1cm,功能單位下建設(shè)期總能耗增加113042.7MJ,總碳排放增加2981.8kg;基層厚度每增加1cm,功能單位建設(shè)期下總能耗增加41465MJ,總碳排放增加4839kg。
【學(xué)位單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U416.217
【部分圖文】：

萬州 PG64-10 璧山 PG64-10 酉陽 PG64-10忠縣 PG64-10 沙坪壩 PG64-10 秀山 PG64-102.1.4基于 GIS 的重慶地區(qū)干線公路運(yùn)行環(huán)境分區(qū)2.1.4.1 重慶地區(qū)公路氣候要素插值分析（1）氣候要素插值方法理論上講，氣候要素的空間分布越緊密，氣候分區(qū)精度就越高，但是氣象站點(diǎn)有限，因此需要根據(jù)有限氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)通過插值的方法推知不具備氣象站點(diǎn)地區(qū)數(shù)據(jù)。目前常用的插值方法主要包括克里金插值法、樣條函數(shù)插值法、趨勢插值法、反距離權(quán)重插值法等[36][37]。反距離加權(quán)法是一種常被采用的以插值點(diǎn)與樣點(diǎn)間距離為權(quán)重的插值方法，距離越近，權(quán)重越高，本章節(jié)采用反距離插值法進(jìn)行重慶地區(qū)氣候要素插值。（2）降雨量插值按照 GIS 插值分析步驟，利用反距離權(quán)重法對重慶市累年年均降雨量進(jìn)行插值，重慶市 1980~2010 年 30 年累年年均降雨量圖及累年年均降雨量等值線圖分別見圖 2-4。

重慶交通大學(xué)碩士學(xué)位論文渝東北城口、開州一帶，渝西潼南、大足、永川地區(qū)累年年均降雨量最低，但分布在 980mm~1080mm 范圍內(nèi)。總體來講，重慶市降雨量比較豐富，在進(jìn)行重慶市瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮水損害的影響。（3）氣溫插值1）累年年均氣溫重慶市 1980~2010 年 30 年累年年均氣溫圖及累年年均氣溫等值線圖分別見，從圖中可以看出，重慶地區(qū)累年年均氣溫大概分布在 14℃~19℃，整個(gè)地區(qū)累年年均氣溫相差幅度不大。其中渝東北城口、渝東南黔江酉陽年均氣溫最低（<15℃），市區(qū)、渝西靠近市區(qū)及與東北萬州開州地區(qū)年均氣溫最高。

從圖中可以看出，重慶地區(qū)累年年均氣溫大概分布在 14℃~19℃，整個(gè)地區(qū)累年年均氣溫相差幅度不大。其中渝東北城口、渝東南黔江酉陽年均氣溫最低（<15℃），市區(qū)、渝西靠近市區(qū)及與東北萬州開州地區(qū)年均氣溫最高。圖 2-5 累年年均氣溫圖2）累年年極端最高溫度

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2834145