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《河北工业大学》 2016年
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高速公路沥青路面大中修技术体系研究

张海峰  
【摘要】:沥青路面是我国高速公路采用的主要形式,随着早期建设的高速公路相继达到使用寿命,许多高速公路陆续进入大中修时期,高速公路沥青路面大中修已经成为一个重要课题。越来越多的高速公路进入大中修,任务异常繁重,可是目前大中修方案的提出缺乏理论依据,方案的确定主观性强,没有完善的大中修工程成套技术体系,也没有专门针对大中修工程的设计和施工规范。因而对高速公路沥青路面大中修技术体系研究对完善大中修技术,提高大中修工程技术和管理水平具有重要意义。首先,论文从国内典型高速公路的交通量、轴载组成、结构形式、病害类型和路面技术状况检测数据等方面进行深入研究,确定高速公路大中修的典型结构,研究路面检测数据抽样规模和检测周期对路面使用性能的影响。引入路面结构可靠度指标,依据路面结构可靠度水平确定高速公路大中修时机,本文将高速公路可靠度划分为优、良、中、次、差5个等级作为划分高速公路大中修时机的依据。其次,借助安定理论分析高速公路典型大中修结构在不同的沥青层厚度、结构层模量下路面结构的指标对路面结构极限荷载的不同影响,建立路面大中修结构材料的屈服准则,应用ANSYS模拟高速公路路面大中修结构在循环荷载反复作用下达到塑性破坏时的安定极限荷载。整体上看,路面结构层厚度对大中修结构安定极限荷载的影响大于模量的影响,利用铣刨旧料作为大中修结构层对结构安定极限荷载的影响大于其他结构层。高速公路存在三种主要损坏模式:疲劳开裂、车辙、路面结构强度。其中引起疲劳开裂的主要因素是结构层层底的拉应力超过材料容许拉应力导致疲劳开裂;车辙则是因为材料剪应力过大,导致材料产生变形;路面结构强度则是表征路面结构承载力的主要指标。以大中修路面结构满足这三项因素为出发点提出了三项设计控制指标:路表弯沉、结构层层底拉应力、层间最大剪应力。利用基于响应面的方法分析高速公路沥青路面的设计指标对结构的影响,在原结构充分利用的条件下对结构进行优化,对典型大中修结构设计参数与设计指标之间的关系进行拟合,得出响应面优化回归方程。最后,针对施工层间连续性问题提出了基层异步连续摊铺施工技术,对适合高速公路施工的施工工艺进行深入研究,通过试验路铺筑及经济效果分析,表明异步连续摊铺施工技术可以有效分配人员、技术和材料,延长路面使用寿命及显著降低循环使用成本。
【学位授予单位】:河北工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U418.6

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