文档介绍：同济大学交通运输工程学院
博士学位论文
沥青路面车辙预估模型研究
姓名:汤文
申请学位级别:博士
专业:道路与铁道工程
指导教师:孙立军
20090901
摘要由于交通量和车辆荷载的激增,沥青路面的损坏现象也日趋严重,其中,车辙是我国高等级公路沥青路面的主要损坏类型之一。由于沥青混合料材料特征的复杂性以及沥青混合料高温影响因素的多样性,沥青路面的车辙成为了一个世界性的难题。随着对路面结构行为研究的深入,研究人员逐渐认识到只是材料上的改进并不能彻底解决车辙问题,必须在车辙性能指标以及设计方法上进行系统性的改进才能最终防治车辙损坏,即需要提出有效的车辙性能评价指标、建立合理的车辙预估模型并以此为依据提出控制车辙的路面设计指标。本文首先对沥青路面车辙损坏机理及国内外车辙预估模型进行调研,着重分析了沥青路面车辙的产生机理及各种沥青路面车辙预估模型的特点。为了保证车辙预估模型的精度及可靠性,本文首先采用室内试验方法分析了建立车辙预估模型所需的室内轮辙试验及单轴贯入试验的变异性,提出了这两种试验方法的试验误差控制措施,并在此基础上提出了沥青路面永久变形中压密变形的区分方法。随后,本文分析了沥青路面车辙变形的主要影响因素,结合沥青路面永久变形的产生及发展规律,验证了本课题组建立的沥青路面永久变形预估模型基本形式的合理性,同时编写了基于遗传算法的车辙预估模型参数求解程序。结合沥青混合料的单轴贯入试验结果,不同温度、不同结构厚度及不同荷载条件下的车辙试验结果,以及沥青混合料试件的力学分析结果,得到了室内车辙试验的永久变为了分析车辙变形的横向变形特征,本文采用蠕变力学方法分析了沥青路面在车辆荷载作用下的车辙变形,同时分析了车道荷载横向分布系数对沥青路面车辙变形的影响,得到了半刚性基层沥青路面及柔性基层沥青路面车辙变形的隆起通过对三种结构形式的环道车辙试验永久变形规律的分析,本文建立了基于环道试验的永久变形预估模型。对比基于室内试验的永久变形预估模型及基于环道试验的永久变形预估模型,本文认为两组模型的模型系数差距主要是由于环道试验及室内车辙试验过程中行车速度差距较大而造成,因此本文进一步对车辙预估模型的模型形式进行改进,在模型中考虑了行车速度对车辙变形的影响。同时,利用环道数据、室内车辙数据及路面车辙蠕变分析结果建立了考虑行车速度的沥青路面车辙预估模型,并采用实际路面调查数据进行了车辙预估模型的标定。最后对车辙预估模型的参数敏感性进行了分析,验证了本文得到的车辙预估模型的形预估模型。系数。合理性。
关键词:沥青路面车辙预估模型蠕变抗剪强度行车速度摘要
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学位论文作者签名:‘掘年同济大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。,
立归年律稀H学位论文作者签名:一南乏学位论文版权使用授权书关部门或者机构送交论文的复印件和电子版;在不以赢利为目的的前本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定,同意如下各项内容:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本;学校有权保存学位论文的印刷本和电子版,并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文;学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务;学校有权按有关规定向国家有提下,学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。
第滦髀研究背景沥青混凝土路面由于其行车安全、舒适、快速、低噪音等诸多优点在高速公路建设中得到了广泛应用,我国已建成的高等级公路中约%采用了沥青混凝土路面。但是,随着高速公路里程与日俱增,由于交通量和车辆荷载的激增,沥青路面的损坏现象也日趋严重,其中,车辙是我国高等级公路沥青路面的主要损坏类型之一【。车辙是由于车轮在行车道上反复移动从而产生的沥青混合料塑性变形的积累,在车轮的反复作用之下,车轮下方的沥青混合料在荷载作用下被压密并被推挤到车轮两侧,从而一方面在行车轨迹上产生向下的永久变形,另一方面在行车轨迹两侧产生向上的隆起】。车辙的产生会使路面使用性能显著降低,严重影响路面的使用性能和服务年限。同时车辙深度随时间变化的不断积累,最终造成路面结构的严重损坏。车辙损坏发展到一定阶段,使车辆的变向难以控制,同时使雨天路表排水不畅,车辆易于发生漂移而影响行车安全【。由于沥青混合料是一种粘弹性的材料,而影响沥青混合料的高温特性的因素是很多的,车辙的形成原因非常复杂,沥青路面的车辙成为了一个世界性