基于四川气候和轴载要求的半刚性基层沥青路面设计研究

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1、分类号：U416.210710-2009021050博士学位论文基于四川气候和轴载要求的半刚性基层沥青路面设计研究周泽洪导师姓名职称郑南翔教授专业学位别申请学位级别博士道路与铁道工程及领域名称论文提交日期2015年5月9日论文答辩日期2015年6月21日学位授予单位长安大学ResearchofSemi-rigidBasedAsphaltPavementDesignBasedonClimateandLoadRequirementsinSichuanProvinceADissertationSubmittedfortheDe

2、greeofDoctorCandidate：ZhouZehongSupervisor：Prof.ZhengNanxiangChang’anUniversity,Xi’an,China摘要半刚性基层沥青路面是我国应用最为广泛的路面类型。四川地域辽阔，路面以半刚性基层沥青路面为主，各地路面修筑条件差距甚远，客观上又加剧了设计与施工的困难。目前沥青路面规范在气候、轴载条件与材料设计相联系的设计方法上存在不足，导致沥青路面耐久性差。因此，开展基于四川气候和轴载要求的半刚性基层沥青路面的设计研究，构建控制基层开裂与面层车辙的结构与

3、材料一体化设计方法，提出适用于四川不同分区的沥青混合料动稳定度标准和水泥稳定碎石强度设计标准，对防止四川地区沥青路面的车辙与开裂、提高其耐久性，具有重要的实际指导意义。本文首先对四川地区的气候条件、路面结构及使用状况展开了调查，提出了四川省沥青路面使用性能气候分区，通过调查发现面层车辙和基层开裂是四川省半刚性基层沥青路面的主要病害。采用振动法设计水泥稳定碎石，研究了水泥稳定碎石的力学特性、疲劳特性，建立了强度增长模型、力学指标间的关系及疲劳方程；提出了水泥稳定碎石的路面结构设计参数，提高了路面结构设计的可靠性；研究了基于

4、疲劳破坏的水泥稳定碎石强度设计标准、提出了控制收缩开裂的水泥稳定碎石骨架密实级配，在此基础上开发了抗裂水泥稳定碎石的设计方法。通过室内试验、力学响应分析等，建立了沥青混合料的车辙预估模型，并基于MEPDG车辙非线性叠加方法提出了路面车辙预估的方法；在此基础上，提出了沥青混合料动稳定度标准的确定方法，采用该方法确定的动稳定度标准与温度、交通量、层位、力学响应及行车速度相关联。分析了我国沥青路面设计方法存在的缺陷，提出了控制基层开裂和面层车辙的一体化设计方法，并给出了设计示例；推荐了不同土基回弹模量下的水稳基层的强度设计标准

5、、不同分区不同沥青面层层位的动稳定度容许值，为四川不同分区的半刚性基层沥青路面设计提供参考。关键词：半刚性沥青路面；耐久性；结构与材料一体化；车辙；开裂IAbstractWhentheneedforpavedroadbecameanationwiderequirement,thesemi-rigidbaseasphaltpavement(SBAP)appliedverywidelyasanidealpavementstructureinChina.Inaddition,theconstructionconditionsv

6、ariesconsiderablyforthedifferentregionsinSichuanprovincethatmadethepavementdesignandconstructionbecomemoredifficult.TopreventtheSBAPdistressinearlyservicestageaswellasthedurabilityinSichuanprovince,theresearchesofdurableSBAPaswellasthedesignmethodsthatcoordinated

7、structureandmaterial,thedesignstandardsofasphaltmixturedynamicstabilityandintensitysuittodifferentregionsinSichuan,areconsideredtobeimportantguidingsignificancesapplyindifferentregionsofSichuanprovince.Inthisresearch,theinvestigationofclimaticconditions,pavements

8、tructuresandservicestatehavebeentakentoproposethedivisionofclimateregionsinSichuanprovince.TheinvestigationalsofoundthattheruttinginSBAPsurfacelayersandcracksi