宽幅沥青路面摊铺均匀性与大厚度路面基层压实特性研究

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1、分类号：TH12&U41510710-2014025001博士学位论文宽幅沥青路面摊铺均匀性与大厚度路面基层压实特性研究徐中新导师姓名职称胡永彪教授刘洪海教授申请学位级别工学博士学科专业名称机械设计及理论论文提交日期2018年4月18日论文答辩日期2018年6月13日学位授予单位长安大学StudyonPavingUniformityofWiderAsphaltPavementandCompactionCharacteristicsofPavementBasewithLargeThicknessADiss

2、ertationSubmittedfortheDegreeofDoctorCandidate：XuZhongxinSupervisor：Prof.HuYongbiaoProf.LiuHonghaiChang’anUniversity,Xi’an,China摘要半刚性基层沥青路面是我国高等级路面的主要结构形式，在实际施工过程中，沥青路面采用并机摊铺，水稳基层一般分为两层进行摊铺、碾压。并机分层施工造成的问题主要有：整体性差、工期长、基层易产生早期损伤、工程造价增加以及上下基层裂缝相互反射等。与传统的分层铺

3、筑相比，宽幅大厚度路面施工技术具有保持路面的整体性、避免并机接缝、简化路面施工工序、节省施工工期和建设费用等优点。目前，对于宽幅沥青路面施工的横向离析控制、大厚度水稳基层的压实度控制等方面缺乏系统的研究，这些都制约了该技术的推广应用。针对上述问题，本文主要开展了以下研究工作：（1）基于正交试验方法设计仿真方案，利用EDEM离散元法对宽幅摊铺机不同螺旋布料器参数下的摊铺过程进行数值模拟，并用路面质量重复性标准偏差来评价路面摊铺均匀性，得到螺旋布料器结构参数和使用参数对路面摊铺均匀性的影响规律，并对宽幅摊铺

4、机螺旋布料器参数进行优化，最后进行现场试验验证；（2）从螺旋输料过程中混合料和螺旋两者之间的相互作用关系出发，进行动力学和运动学分析，对宽幅摊铺的离析机理进行分析，建立螺旋结构参数、使用参数和混合料参数之间关系数学模型。通过对影响螺旋布料器工作性能的参数分析，得出决定摊铺均匀性的主要结构参数为径距比（螺旋轴径与螺距之比），并给出其取值范围；建立螺旋叶片输料的料位系数模型、螺旋叶片输料能力模型和等螺距阶梯型变螺径螺旋叶片布置整数线性规划模型，提出在不同摊铺宽度条件下，满足输送量和料位系数要求的等螺距阶梯型

5、变螺径螺旋叶片布置方案，为宽幅摊铺机螺旋设计和工程应用提供参考。（3）利用ANSYS有限元软件分析水稳基层大厚度施工与分层施工力学性能、疲劳性能的差异，通过室内试验研究层间结合状态对水稳基层使用性能的影响，对大厚度水稳基层的性能优势进行分析，并制定了大厚度水稳基层的压实工艺；（4）利用ANSYS有限元软件模拟分析大厚度水稳基层的压实过程，得到振动压路机的压应力随路面深度变化的衰减规律，从理论上分析大厚度水稳基层压实的可行性。基于“压应力等效”原理，提出振动压路机吨位、碾压遍数与水稳基层压实厚度I的关系匹

6、配模型，为大厚度水稳基层振动压路机的选择和压实工艺的制定提供理论依据，并结合现场试验验证数值模拟的正确性和大厚度水稳基层压实的实际效果；理论分析和现场试验表明，本文的研究成果可有效地解决宽幅沥青路面施工过程中的横向离析以及大厚度路面基层的压实度控制等关键问题，为宽幅大厚度路面施工技术的实际工程应用提供理论基础和技术支撑。关键词：宽幅沥青路面，大厚度水稳基层，参数优化，离析控制，压实特性IIAbstractSemi-rigidbaseisthemainstructureofhigh-gradehighwa

7、ypavementinourcountry.Intheactualconstructionprocess,itisgenerallydividedintotwolayersforpavingandrolling.Themainproblemscausedbystratifiedcompactionare:poorintegrity,longconstructionperiod,easyoccurrenceofearlydamageatthegrassrootslevel,increaseofprojec

8、tcost,andmutualreflectionofcracksattheupperandlowerlevels.Thepavementconstructiontechnologyofwiderandlargethicknesspavementisanewtypeofconstructiontechnology.Comparedwiththetraditionalmulti-layeredpavedway,thetechnologyhas