沥青稳定排水基层抑制反射裂缝的分析

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1、致谢本论文的工作是在我的导师孔永健副教授的悉心指导下完成的，孔永健教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来孑L永健老师对我的关心和指导。彭华副教授悉心指导我完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向彭华老师表示衷心的谢意。交通部公路科学研究院的曹东伟副研究员和刘振清副研究员对于我的科研工作和论文都提出了许多宝贵的意见，在此表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期问，白志文、任大鹏、秦元营等同学对我论文中的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另

2、外也感谢我的父亲和母亲，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。第1章绪论第1章绪论1．1引言国内外工程实践表明，水分进入路面结构内部无法避免，这对路面结构是非常不利的。因为水分进入路面结构内部后，传统的基层材料并不能有效地将水排出，导致水分聚集在基层表面，侵蚀、冲刷基层表面细料，破坏基层与面层层间连续条件，路面受力特性变差。路面在车辆荷载作用下产生唧浆、裂缝和坑槽等水损坏。而产生的裂缝和坑槽又加剧水的渗入，导致恶性循环。目前，国外已经充分认识到了设置路面内部排水系统的重要性。在美国，路面内部排水系统已纳入一些州的路

3、面通用结构，加星福尼亚州运输局广泛使用沥青稳定排水基层(AsphaltTreatedPermeableBase，简称ATPB)。一些对比分析和试验路段观察结果表明，设景排水基层的沥青路面，其使用寿命要比未设置的提高30％，水泥混凝土路面则延长50％。在美国AASHT02002版路面设计规范里，对路面内部排水设计提高到更重要的地位上。国内也逐渐认识到了设置路面内部排水系统的重要性，刘生海、吕永波【1】指出，在路面的使用期限内，将水彻底排除在路面结构外几乎是不可能的。有效防治或减轻路面水损坏应从路面内部排水入手，即设置路面结构内

4、部排水系统。排水基层是路面内部排水系统中最重要的组成部分。国内外广泛采用沥青稳定排水基层(ATPB)，国内设ATPB的路面结构如图l，1：面层AC或SMA排水基层沥青稳定排水基层(ATPB)基层无机结合料稳定碎石I底基层半刚性材料或粒料材料I路基图1．1国内设ATPB的路面结构Fig1．1PavementstructurewithATPBinChina国内外的研究表明，沥青稳定捧水基层(ATPB)具有优良的排水性能。在我国，由于北京交通大学硕上学位论文普遍采用半刚性基层，水损坏和反射裂缝是主要的路面破坏形式。我们在考虑沥青稳

5、定排水基层排水性能的同时，也要考虑沥青稳定排水基层在抑制反射裂缝方面的作用。1．2国内外研究现状及研究问题的提出1．2．1国内研究现状人们很早就开始了对沥青路面反射裂缝的探讨，并根据当时所掌握的认识水平与方法对沥青路面反射裂缝进行研究，提出了相应的抗裂设计方法。在早期，人们主要基十对不同类型数据的调查采集，经过数据整理分析，总结提出经验性的公式与方法，计算或预测沥青路面结构相应结构破坏的使用寿命。后来随着传统的疲劳强度理论的发展与推广应用，关于沥青路面结构破坏的研究开始进入一个新的分析阶段f2‘’。。随着传统的疲劳破坏理论的

6、发展，人们认识到，路面的破坏是由于荷载在路面材料中引起的重复加载疲劳应力超过了路面混合料的抗拉强度而发生的。美、英、苏、前联邦德国等国，根据十多年的大量实验，楣继进行了基于疲劳强度理论的设计上的重大改革。并且，目

7、j{『各国沥青路面设计仍主要沿用这种疲劳强度理论【4ql。只是由于各国情况不同，在取得结论的方法上也各有不同，各国分别确定了自己的设计方法。由于上述方法不能反映结构内部存在的裂缝之类的缺陷，因此难以正确地预估沥青路面疲劳开裂寿命。目前，国内外己广泛开展了基于断裂力学的沥青路面疲劳断裂力学分析。长沙理工大学的郑健龙【

8、101等对沥青路面在荷载条件和环境因素下进行了线弹性断裂力学分析、疲劳断裂分析和热粘弹性断裂力学分析研究，以及有关沥青材料疲劳断裂性能、粘弹性性能试验研究等。通过计算，郑健龙等得出了沥青路面的荷载应力、温度应力、应力强度因子等参数，并对沥青路面的疲劳断裂进行了分析。东南大学的罗睿【¨1引入权函数理论，推导了分析沥青路面裂缝权函数和应力强度因子的数值计算方法，并详细分析了沥青路面典型裂缝(面层表面裂缝、底基层底裂缝和基层底裂缝)的权函数、应力强度因子和疲劳扩展规律。东南大学的白琦峰，陈荣生等【12】通过气动伺服诺丁汉沥青材料试

9、验仪NU．14研究不同沥青材料及不同防裂措施的抗疲劳能力，采用有限单元法计算沥青混凝土面层荷2第1章绪论载应力和温度应力，分析了反射裂缝的产生机理和不同防裂措施的作用机理。武汉理工大学的霍凯成和郝东强【”1从力学方面分析了加级配碎石层路面和末加级配碎石层路面的区别，通过层状弹性体系理论分析