AASHTO沥青路面低温开裂预估模型的验证与改进

论文摘要

目前,沥青路面的低温缩裂病害是困扰国内外道路工作者的热点问题。低温缩裂的出现不仅影响了沥青路面的使用性能,而且加速了路面的损坏,严重制约了路面的使用寿命。因此,提高沥青路面的抗低温缩裂性能是保证路面使用品质的重要使命。为了有效的提升沥青路面的抗低温缩裂性能,减缓低温缩裂病害的发生,需要进行合理的材料选择和结构设计。但目前国内外所采用的沥青路面低温性能评价体系尚不统一,因此,在验证沥青混合料低温性能评价指标及NCHRP1-37A力学经验法低温开裂预估模型的基础上,提出了适用于我国东北地区的沥青路面低温缩裂经验预估新模型;主要工作内容如下:针对长平高速公路的实际开裂状况,通过对路面结构芯样开展低温劈裂试验和低温劈裂蠕变试验,明确了适宜的试验条件;试验结果的分析表明低温劈裂强度与蠕变柔量是较好的评价指标,与路面的实际开裂状况有一定的关系,验证了“七五”与“八五”科技攻关项目所提出的指标。通过分析不同开裂状况下沥青混合料低温劈裂蠕变特征及其原因,验证了气温及其影响显著的温度应力、沥青材料的低温特性以及表面层的低温性能等,是最为重要的三项影响因素。针对NCHRP1-37A力学经验法低温开裂预估模型,通过单因素敏感性分析,得到各参变量的影响效应,进而指导实际工程的应用和经验预估模型的建立。基于不同结构组合情况下应力、应变空间分布特征的差异,开展了多因素敏感性分析,通过对比分析给出了不同面层形式的推荐基层及不同基层类型的推荐面层;并提出表面层材料的选择是决定沥青路面低温性能的关键因素,探讨了通过提升沥青性能弥补结构组合缺陷的对策。基于样本路段的NCHRP1-37A预估模型验证结果同实际开裂状况间的关系,验证了该模型在我国东北地区的适用性,同时通过滞后时间方程式的建立给出了预估结果的修正办法。在修正Hass经验预估模型的基础上,建立了适用于我国东北地区的沥青路面低温缩裂经验预估新模型。应用修正后的力学经验法预估模型以及实体工程对比验证后认为,该模型在使用前期的预估结果是准确可信的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究目的
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 路面材料低温设计指标研究现状
• 1.2.2 低温缩裂预估模型研究现状
• 1.3 主要研究内容及研究方案
• 第2章 沥青混合料低温性能评价指标的验证
• 2.1 研究方案
• 2.2 沥青混合料低温劈裂试验研究
• 2.2.1 沥青混合料抗拉强度与温度的关系
• 2.2.2 沥青混合料抗拉强度与路面开裂状况的关系
• 2.3 沥青混合料低温劈裂蠕变试验研究
• 2.3.1 试验条件的选择
• 2.3.2 不同开裂状况下沥青混合料的劈裂蠕变特性
• 2.4 本章小结
• 第3章 NCHRP1-37A TC 模型敏感性分析
• 3.1 基本信息
• 3.2 单因素变量敏感性分析
• 3.2.1 设计温度敏感性分析
• 3.2.2 结构厚度敏感性分析
• 3.2.3 气候类型敏感性分析
• 3.2.4 基层类型敏感性分析
• 3.2.5 路基类型敏感性分析
• 3.2.6 空隙率敏感性分析
• 3.2.7 其他因素敏感性分析
• 3.2.8 各变量敏感性评价
• 3.3 多因素变量敏感性分析
• 3.3.1 两因素敏感性分析
• 3.3.2 三因素敏感性分析
• 3.3.3 推荐结构组合
• 3.4 本章小结
• 第4章 NCHRP1-37A TC 模型验证研究
• 4.1 基础参数的确定
• 4.1.1 地下水位及交通量参数
• 4.1.2 气候站点的选取
• 4.1.3 路面结构及材料参数
• 4.2 低温缩裂调查
• 4.2.1 长平高速缩裂调查结果
• 4.2.2 齐泰高速缩裂调查结果
• 4.2.3 哈西环高速缩裂调查结果
• 4.3 预估结果分析
• 4.3.1 长平高速预估结果
• 4.3.2 齐泰高速预估结果
• 4.3.3 哈西环高速预估结果
• 4.4 模型的修正建议
• 4.5 本章小结
• 第5章 经验预估模型研究
• 5.1 以往经验预估模型的验证
• 5.1.1 Hass 预估模型的验证
• 5.1.2 Hass 机场道面模型的验证
• 5.1.3 Fromm 和Phang 模型的验证
• 5.2 经验预估新模型的建立
• 5.2.1 参数的选取原则
• 5.2.2 方程式的建立
• 5.2.3 待定系数的确定
• 5.2.4 模型的比选
• 5.3 经验预估新模型的验证
• 5.3.1 力学经验法验证
• 5.3.2 实体工程验证
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢