[硕士]大粒径沥青碎石缓解层沥青路面结构分析

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内容简介

　　[硕士]大粒径沥青碎石缓解层沥青路面结构分析　　学科专业:道路与铁道工程　　授予学位：硕士 　　学位授予单位：长安大学　　学位年度：2008　　 基层分为柔性基层、半刚性基层及刚性基层三种。半刚性基层具有整体强度高、板体性好、承载力强且便于取材等优点，但其自身收缩裂缝及引起的沥青面层反射裂缝难以避免。刚性基层沥青路面具有整体性好、承载力高、抗冲刷性强、路面柔顺、易维修等特点，但刚性基层刚度大，易温缩、干缩而产生开裂，该路面结构中同样存在沥青面层反射裂缝问题。因此，有必要开展设置裂缝缓解层的抗反射裂缝措施的相关研究，探索沥青路面新结构。　　 本文主要进行了以下三个方面的研究工作:(1)根据路面断裂力学基本理论与二维有限元方法，对设置开级配大粒径沥青碎石(OLSM)缓解层的沥青路面反射裂缝扩展路径进行了数值模拟。(2)应用三维有限元方法，对设置OLSM缓解层的沥青路面车辆荷载应力、温度应力及祸合应力进行了力学分析。(3)通过对设置OLSM缓解层和普通AC缓解层的沥青路面结构进行祸合应力对比分析，探讨了OLSM缓解层的防裂机理。　　 研究表明:在轮载与温度共同作用下，沥青路面反射裂缝并非直线向上扩展，而是呈“之”字形向上延伸;尤其是在OLSM缓解层中，当裂缝扩展遇到孔隙时，其扩展路径被孔隙所阻隔而愈呈“之”字形;裂缝向上扩展的“之”字形路径曲折程度取决于OLSM缓解层的厚度、空隙率、孔的形状及其分布形式等因素，裂缝扩展路径愈曲折，裂缝自下而上扩展至沥青面层顶部的时间越长，从而延长了路面使用寿命。轴载、OLSM缓解层厚度、沥青混凝土面层厚度是车辆荷载应力的主要影响因素;降温幅度、OLSM缓解层模量、厚度及空隙率、沥青混凝土面层模量及厚度是温度应力的主要影响因素;降温幅度、OLSM缓解层厚度、沥青混凝土面层厚度是祸合应力的主要影响因素。OLSM中大粒径矿料多、沥青含量少及空隙率大，这种多空隙结构可有效阻断裂缝尖端的扩展路径，削弱拉应力和拉应变的传递能力，从而消散和吸收路面结构应力。此外，OLSM收缩系数较小，其大粒径和多空隙结构具有较大的塑性变形能力，可充分吸收裂缝释放的应变能，减小路面结构裂缝处的应力集中现象，从而延缓反射裂缝向上扩展的速度。OLSM缓解层的防裂效果显著优于普通AC缓解层。

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