隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,公路交通運(yùn)輸事業(yè)得到了蓬勃發(fā)展,重載、超載現(xiàn)象日益突出。瀝青路面作為我國高等級路面的主要結(jié)構(gòu)形式,往往在設(shè)計(jì)年限內(nèi)無法滿足重載交通的需求而發(fā)生嚴(yán)重的早期破壞,車轍和裂縫的頻繁出現(xiàn),嚴(yán)重縮短了瀝青路面的使用壽命。因此,結(jié)合各結(jié)構(gòu)層層位功能要求,深入研究能夠抵抗重載交通反復(fù)作用的瀝青路面結(jié)構(gòu)與材料組合設(shè)計(jì)具有深遠(yuǎn)意義。首先,本文通過調(diào)查京滬高速動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)(WIM)記錄的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)分析其交通組成和軸載特性,繪制了實(shí)測交通軸載譜,選取120kN和140kN分別作為京滬高速超車道、行車道的代表軸載;根據(jù)京滬高速瀝青路面養(yǎng)護(hù)管理決策支持系統(tǒng)(PMS)記錄的數(shù)據(jù),選取了重載代表路段,以車轍和橫縫為典型病害,從重載交通和路面結(jié)構(gòu)形式兩方面分析了典型病害的成因,為重載瀝青路面結(jié)構(gòu)類型的選取提供依據(jù)。其次,選取無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類基層瀝青路面和瀝青結(jié)合料類基層瀝青路面兩種路面結(jié)構(gòu)形式,利用ABAQUS有限元軟件,基于彈性層狀體系理論,分析了面層厚度、面層模量梯度、重載和水平力對瀝青路面受力特性的影響,結(jié)合瀝青路面主要設(shè)計(jì)指標(biāo),得到了各種瀝青路面結(jié)構(gòu)最佳厚度組合和面層模量梯度推薦方案;采用靈敏度分析,確定了重載瀝青路面的關(guān)鍵設(shè)計(jì)指標(biāo)及設(shè)計(jì)要點(diǎn),為重載瀝青路面結(jié)構(gòu)與材料組合設(shè)計(jì)提供依據(jù)。然后,針對京滬高速重載交通特性和典型病害成因,分別選取SMA-13、Sup-20、Sup-25 級配瀝青混合料作為上、中、下面層材料,通過室內(nèi)試驗(yàn)測定七種面層瀝青混合料的路用性能和力學(xué)性能。試驗(yàn)結(jié)果表明,七種面層瀝青混合料的路用性能和力學(xué)性能均能滿足要求;摻加玄武巖纖維后,瀝青混合料的高溫抗變形能力和低溫抗裂性能稍有改善,水穩(wěn)定性改善效果不明顯,抗剪性能和疲勞壽命得到大幅提高。最后,根據(jù)力學(xué)響應(yīng)結(jié)果擬定路面結(jié)構(gòu)類型,通過面層厚度與材料實(shí)測模量的合理組合,以充分發(fā)揮各個(gè)結(jié)構(gòu)層的層位功能為組合設(shè)計(jì)原則,得到常規(guī)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類基層瀝青路面、“薄面”無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類基層瀝青路面和瀝青結(jié)合料類基層瀝青路面三種推薦路面結(jié)構(gòu)。利用好路網(wǎng)軟件,根據(jù)京滬高速實(shí)測交通參數(shù)和面層材料性能,對推薦路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算,均能滿足重載瀝青路面設(shè)計(jì)要求。研究成果將直接在京滬高速江蘇段路面維修養(yǎng)護(hù)及拓寬改建工程中實(shí)際應(yīng)用,同時(shí)對我國重載交通下的新建和改建高速公路的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有較大指導(dǎo)意義。
【學(xué)位單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U416.2
【部分圖文】：

圖２．２各路段超車道車型分布??由圖２．１可見，新沂河橋和永安河橋所在路段行車道上車型分布比例較為接近，兩個(gè)??路段上六軸半掛式貨車８、９類車比例之和分別為６３．４％、５３％�？梢�，兩路段行車道上大??型貨車比例較高。圖２．２表明，兩路段的主要車型為中小型貨車，其中二軸六輪２、３類車??型的比例相對較高，分別為５６．７％和６９．３％。此外，新沂河橋路段的超車道上六軸及以上??的大型貨車所占比例明顯高于永安河橋路段，新沂河橋所在路段的重載情況更為明顯。??對比圖２．１和圖２．２可知，行車道上大中型貨車的比例明顯高于超車道，行車道的重??載情況相對超車道更為嚴(yán)重，且行車道上的行車速度普遍低于超車道，重載低速行駛的大??中型貨車會(huì)嚴(yán)重影響瀝青路面的行駛質(zhì)量。??２．１．２交通參數(shù)分析??（１）年平均日交通量??２軸６輪及以上車輛的雙向年平均日交通量ＡＡＤＴＴ是指全年日交通量（除了?１類車??型）觀測值的平均值，其計(jì)算公式如下：??

式中：０—一觀測期內(nèi)第ｉ天２軸６輪及以上車輛的交通量（輛／ｄ）。??根據(jù)動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)（ＷＩＭ）記錄的歷年交通量數(shù)據(jù)，按公式２－１計(jì)算兩個(gè)路段２軸６??輪及以上車輛歷史年平均日交通量ＡＡＤＴＴ，結(jié)果見表２－２，其變化規(guī)律見圖２．３。???表２－２歷史年平均日交通量???＾、?２軸６輪及以上車輛ＡＡＤＴＴ／輛／ｄ??年份???????新沂河橋?永安河橋???２００１?１７７０６?２２４１４??２００２?２３６６５?３０１９３??２００３?２８９０３?４２５８７??２００４?２８９２８?４７９２４??２００５?３２３８６?５３０１０??２００６?３６０３５?６０１６６??２００７?３７０７０?６２６４７??２００８?３８６５４?６４４３８??２００９?４１２９７?５８１２５??２０１０?４７５３１?６６４３４??２０１１?５０４００?６９９９５??２０１２?５０６７５?７１２０１??２０１３?５１２７１?７３２１３??２０１４?５１８０６?７３７９７??２０１５?５２４６２?７４４９９??２０１６?５１１８９?７５１５２??８００００??＾?７００００??辱?６００００??＊?５００００??ｇ?４（）＿?＋新沂河橋??＾?３００００?＋永安河橋??２００００??１００００??０?？??＇??ｉ???ｉＪｉ－ｎ－ｖ

車道??圖２．４各路段車道系數(shù)??由圖２．４可見，行車道承受的交通荷載作用明顯高于超．乍道。新沂河橋所在路段行車??道承擔(dān)的交通荷載作用占全幅路面交通荷載的７１．７２％，超．乍．道的交通Ｓｄ傘幅路面交通Ｍ??的２８．２８％。永安河橋所在路段行車道的車道系數(shù)為６８．３６％，超車道的乍道系數(shù)為３１．６４％。??因此，兩個(gè)路段行車道承擔(dān)著全斷面７０％左右的交通荷載作用，超車道承擔(dān)３０％左右的交??通荷載作用。??２．２京滬高速交通軸載分析??２．２．１軸載特性分析??在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，為了準(zhǔn)確考慮重載車輛對瀝青路面損壞的影響，就必須測定??行駛車輛的軸型和軸重?cái)?shù)據(jù)。大量研究表明，２軸６輪及以上的貨車是造成瀝青路面損壞??的主要車型。因此，研宄各類車輛各種軸型的軸載范圍及頻率能真實(shí)的反映路面實(shí)際的軸??載特性，即軸載譜。軸載譜類型分為單軸單輪軸載譜、單軸雙輪軸載譜、雙聯(lián)軸軸載譜和??三聯(lián)軸軸載譜�！豆窞r青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（ｒｒｃＤｓｏｄｏｉ？）中規(guī)定：軸重的超限標(biāo)準(zhǔn)為單??軸單輪７０ｋＮ
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本文編號：2885867