山區(qū)公路長(zhǎng)大縱坡段瀝青路面結(jié)構(gòu)疲勞損傷研究.pdf

1、在中國(guó)山區(qū)公路的建設(shè)中，由于受到地形以及公路成本的限制，不可避免地存在許多長(zhǎng)大縱坡路段，部分路段縱坡坡長(zhǎng)和坡度甚至超出了現(xiàn)有的公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的最大值。與一般公路相比，車(chē)輛在山區(qū)公路瀝青路面長(zhǎng)大縱坡路段的行駛速度較低，當(dāng)存在超載現(xiàn)象時(shí)，爬坡速度將會(huì)急劇下降，易導(dǎo)致路面出現(xiàn)早期損壞，因此宜對(duì)這種路段進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。鑒于以后中國(guó)在公路的規(guī)劃建設(shè)中會(huì)面臨更多的山區(qū)公路，本文采用理論分析手段，系統(tǒng)地分析了不同因素影響下的山區(qū)公路長(zhǎng)大縱坡路段

2、瀝青路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)及疲勞損傷。
　　首先，對(duì)重慶市國(guó)省干線公路的交通組成及軸載分布特征進(jìn)行分析，確定以115型（4軸）東風(fēng)大力神重卡(DFL3310A22)自卸車(chē)作為本文的典型重載車(chē)輛。根據(jù)汽車(chē)行駛理論，繪制出其的動(dòng)力特性圖，并分析了不同因素對(duì)典型重載車(chē)輛爬坡速度的影響。結(jié)果表明坡度i越大，裝載率P越大，海拔H越高，重載車(chē)輛在長(zhǎng)大縱坡上的行駛速度下降越快，平衡速度Vp和達(dá)到平衡速度所需的坡長(zhǎng)也越小。同時(shí)還建立了坡度、裝載率和海拔

3、高度關(guān)于平衡速度的預(yù)測(cè)公式，得到了坡度對(duì)平衡速度影響最大，裝載率其次，海拔高度影響最小的結(jié)果。
　　其次，對(duì)輪胎-路面接觸特征研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，深入研究輪胎與路面之間的接地形狀和接地壓力，根據(jù)等效面積法并考慮到有限元建模的便捷性以及由于網(wǎng)格劃分過(guò)密可能導(dǎo)致不收斂的情況，得到了適合建立輪胎接地模型的簡(jiǎn)化形式。同時(shí)對(duì)非均布荷載作用下的路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行力學(xué)響應(yīng)分析，得到了各力學(xué)指標(biāo)的最不利計(jì)算點(diǎn)位。
　　然后，在考慮典型路面溫

4、度場(chǎng)工況下，選取了Brown法作為瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量計(jì)算方法，結(jié)合長(zhǎng)大縱坡段重載車(chē)輛的爬坡速度變化特征和輪胎接地圖式，著重對(duì)影響因素與力學(xué)響應(yīng)指標(biāo)之間的關(guān)系進(jìn)行研究。結(jié)果表明:無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層的瀝青層拉應(yīng)變峰值由低溫條件時(shí)的瀝青層層底向上移動(dòng)到高溫條件下瀝青層7cm～8cm深度范圍內(nèi)，能夠更好地防止重載作用下的剪切變形，對(duì)路面結(jié)構(gòu)的整體抗車(chē)轍性能更加有利;粒料類基層瀝青層層底則更容易發(fā)生疲勞開(kāi)裂，中上部結(jié)構(gòu)更容易產(chǎn)生剪切型車(chē)轍病害;坡

5、度對(duì)于應(yīng)力的影響要小于對(duì)應(yīng)變的影響。較厚的瀝青層能改善基層開(kāi)裂、路基永久變形以及瀝青層的疲勞開(kāi)裂和抗剪破壞;基層厚度增加可降低基層層底拉應(yīng)力及路基項(xiàng)面豎向壓應(yīng)變;基層模量損耗越大，將會(huì)導(dǎo)致瀝青層底部開(kāi)始出現(xiàn)拉應(yīng)力，瀝青層最大拉應(yīng)變位置則由瀝青層中部向?qū)拥邹D(zhuǎn)移，對(duì)瀝青層疲勞和剪切破壞不利。
　　最后，統(tǒng)計(jì)了全年實(shí)測(cè)瀝青路面溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)，將日溫度場(chǎng)變化分為兩個(gè)階段并分別給出了預(yù)估公式，然后根據(jù)Miner疲勞法則對(duì)每小時(shí)及整月的疲勞損傷進(jìn)

6、行累計(jì)，并在此基礎(chǔ)上研究了不同因素作用下，高溫月份山區(qū)公路長(zhǎng)大縱坡段瀝青路面結(jié)構(gòu)的疲勞損傷變化規(guī)律。結(jié)果表明:坡度、裝載率、海拔的增加均會(huì)導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大的疲勞損傷，無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層和粒料類基層應(yīng)分別注意路面結(jié)構(gòu)中上部和瀝青層底部的損傷值大小，并在分析中發(fā)現(xiàn)疲勞損傷結(jié)果較拉應(yīng)變響應(yīng)更能反應(yīng)實(shí)際路面的疲勞破壞特點(diǎn)。在對(duì)長(zhǎng)大縱坡段瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)或大中修改造時(shí)，在不考慮標(biāo)高受限的條件下，可適當(dāng)增加粒料類基層瀝青層厚度和基層厚度，提