基于有限元法的级配碎石基层沥青路面疲劳寿命预估

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1、万方数据第五章不同层间粘结行为的路面疲劳寿命预估⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯795．1不同层间粘结行为的直剪试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一795．1．1不同级配碎石基层配合比的直剪试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．805．1．2不同封层配合比的直剪试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．815．2在动荷载作用下的疲劳变形试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯825．2．1疲劳试验简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．825．2．2疲劳试验试件成型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．835．2．345。斜剪疲劳试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯855．3疲劳

2、寿命预估⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一8753．1不同级配碎石基层类型的疲劳寿命分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯875．3．2不同粘结行为的疲劳寿命分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯885．3．3根据模型和试验结果的疲劳寿命预估⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯895．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯90第六章结论及展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。936．1主要结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～936．2创新点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．946．3展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

3、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．94致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．95参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。97期间发表的论文和取得的科研成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．103VI万方数据第一章绪论弟一早殖化1．1前言随着公路建设的迅速发展，公路的面层结构形式逐步向柔性沥青路面转变，取代了部分水泥混凝土刚性面层。不论是低等级向高等级公路的“白改黑”，还是直接建设为沥青路面，沥青路面运用都非常广泛。目前大多采用刚性基层上面铺沥青混合料层柔性路面，这样就会存在基层和面层模量相差大，不可避免会反

4、射裂缝，导致层间粘结存在问题。反射裂缝在水和荷载作用下，不断扩展延伸，造成道路结构严重性破坏。本文探究用级配碎石作为基层，可以看作是柔性基层上铺设柔性路面，行车舒适度将进一步提高，基层与面层的模量差别减小，裂缝的出现几率会很大程度下降。但级配碎石在不加粘结料(如水泥、沥青等)的情况下，力学强度不如水泥混凝土刚性基层好，级配碎石的力学强度主要依靠骨料之间的嵌挤作用，形成骨架密实型结构，需要在有侧限的条件下才能发挥较好的受力作用。在实际施工中，对级配碎石的级配类型要求严格，级配碎石基层公路沿线两侧施工工艺有较水泥混凝土刚性基层更特殊的要求。本文通过试验和理论模拟研究和探讨，力求解决级

5、配碎石存在的不足，就公路建设长远发展而言，挖掘柔性基层在公路建设中的作用。1．2研究背景中国改革开放以来，土木工程等基础建设得到了迅猛发展，其中道路工程建设取得了丰硕的成果，全国高等级公路通车总里程已位居世界第二位。我国公路建设中，所使用路面类型主要为以下为两种：沥青混凝土路面、水泥混凝土路面。其中，沥青路面具有行车舒适性高、噪音低、振动小、施工周期短、养护和维修方便等优点，得到了广泛的应用。依据资料统计结果，我国己通车公路中，沥青路面占到3／4以上。沥青混凝土材料作为道路的面层，直接与交通荷载及外界温度、水环境等相接触；在设计施工时，必须保证沥青路面强度、刚度、稳定性和耐久性能

6、等满足要求。沥青路面常采用多层结构体系，，“泛作为半刚性基层、级配碎石柔性基层、沥青稳定碎石基层的面层，也广泛地运用在“白改黑”或桥梁的加铺层或铺装层。目前，在进行路面结构设计⋯时，常假设沥青面层与其相邻的结构层(级配碎石基层、半刚性基层、lEl水泥混凝土路面等)间是理想、完全连续接触状态。然而，在沥青路面实际施工中，因道路材料、施工方法和施工工艺等因素的影响，导致各层间接触状态复杂程度远不止于单一的完全连续状态，而是处于半连续状态，万方数据重庆交通大学硕士毕业论文甚至于完全光滑接触状态，严重降低了路面整体强度和各层之间的力学强，引起各种形式的路面破坏。我国新建的高速公路多数采用

7、沥青混凝土半刚性基层，半刚性基层大部分属于水泥稳定类材料，这类材料强度高，整体性较好，刚度较大，透水性差。但大量实验证明，半刚性基层容易发生各种类型的裂缝，并且逐渐地反射到沥青混凝土面层，形成反射裂缝“’刳；同时，还极易引起基层顶部积水和面层其他非线性变形，极大的影响了沥青混凝土路面的使用寿命。为此，为了减小和防止反射裂缝产生¨I⋯，一方面在半刚性基层与沥青面层之间设置级配碎石倒装结构层；另一方而，直接把沥青路面的基层设计为级配碎石。级配碎石基层是多孔隙散体结构，需要径向约束，才