【正文】 線性模型下的彎沉計(jì)算結(jié)果，下圖為結(jié)構(gòu) 2 的線性和非線性模型計(jì)算結(jié)果對比的關(guān)系圖： 從圖中可知，當(dāng)軸載大于 130kN 的時(shí)候兩條線開始出現(xiàn)了分離，隨著荷載的增加，兩條線距離越來越大，也就是彎沉值變化率越來越大，這就是兩模型之間的差異。有相關(guān)研究表明，當(dāng)軸載小于 130KN 時(shí)，路面結(jié)構(gòu)層響應(yīng)表現(xiàn)為線性，而當(dāng)大于 130KN時(shí)，則呈現(xiàn)出非線性特性。無論何交通組成無論用哪種方法進(jìn)行換算，計(jì)算得到的路面厚度應(yīng)該相同。AASHTO 道路試驗(yàn)提出的路面使用性能變化的基本方程是：式中，C0試驗(yàn)路完工時(shí)的路面耐用性指數(shù)，該試驗(yàn)路測得的平均值為 Pt經(jīng)過車輛行駛 N 次后，達(dá)到的最終耐用性指數(shù) PSIρ該路段最終耐用性指數(shù)降至 ，及路面達(dá)到破壞標(biāo)準(zhǔn)時(shí)軸載的作用次數(shù)。如美國聯(lián)邦公路局將車輛劃分為 13 類：摩托車，轎車，2 軸 4 輪整車，大型客車，2 軸 6 輪整車，3 軸整車，4 軸或者以上整車，4 軸或以下單拖掛車，5 軸單拖掛車，6 軸多拖掛車，7 軸或以上多拖掛車。 設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)當(dāng)量軸次的得到，可以按照規(guī)范中規(guī)定的公式進(jìn)行計(jì)算，然而對于軸載換算公式只適用于軸載小于 130KN 的情況，而對于大于 130KN 的情況并不適用。(2)道路表面的永久變形容許車轍深度，對于高速道路為 10mm ，一般道路為30mm。(10)針對第一階段的結(jié)構(gòu)數(shù)，確定各結(jié)構(gòu)層的厚度。建立服務(wù)能力指數(shù)降低量隨時(shí)間的變化關(guān)系曲線。 AASHTO 路面設(shè)計(jì)方法中設(shè)計(jì)參數(shù)包括：使用性能期和分析期，交通，可靠度參數(shù)，路基回彈模量等。（4）根據(jù)設(shè)計(jì)彎沉值和彎拉應(yīng)力指標(biāo)計(jì)算設(shè)計(jì)出厚度，如不滿足要求，變更路面結(jié)構(gòu)層組合，或者調(diào)整路面結(jié)構(gòu)層厚度，或者調(diào)整材料配合比，從新計(jì)算，直到滿足要求為止。Ae—公路等級系數(shù)，高速公璐、一級公路為 ，二級公路為 ，三、四級公路為 As面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為 ，如熱拌瀝青碎石、乳化瀝青碎石、上拌下貫或貫人式路面、瀝青表面處治為 ，中、低級路間為 。 （1）功能性破壞功能性破損是由于路面提供給道路用戶的服務(wù)功能下降引起的，反映在路面上則是平整度降低和車轍的加深，影響高速行車的安全性和舒適性。油包油包時(shí)由于局部泛油處理不當(dāng)，細(xì)料過多，瀝青含量過大，或因?yàn)r青滴流在路面街成油污而形成面積不大的包裝物。沉陷沉陷是由于路基、路面產(chǎn)生豎向變形而導(dǎo)致路面下沉的現(xiàn)象。3 橋隧比例高。總體技術(shù)路線如下圖：第二章 山區(qū)高速瀝青路面情況概述 山區(qū)高速公路特點(diǎn)隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，內(nèi)地的開發(fā)，原有的普通公路已難以承受大量的運(yùn)輸需求，現(xiàn)在山區(qū)都已開始大規(guī)模的高速公路建設(shè)。廣樂高速公路分為兩大段，其中北段為樂昌至樟市段，位于韶關(guān)市境內(nèi)；南段為樟市至花東段，位于清遠(yuǎn)市和廣州市境內(nèi)。全麗春借鑒汽車與路面之間的作用原理，分析汽車在瀝青陡坡路面行進(jìn)中減速換檔、剎車制動(dòng)對路面造成的嚴(yán)重?fù)p害，從設(shè)計(jì)上提出改進(jìn)意見，這時(shí)于延長瀝青路面的使用壽命具有特別重要的現(xiàn)實(shí)意義。超載情況下，作用于路面剪應(yīng)力、彎沉及彎拉應(yīng)力值都會(huì)出現(xiàn)明顯的增加，研究影響路面的使用壽命。[2]研究了高接觸壓力和重載對瀝青路面疲勞性能的影響。山區(qū)高速公路的特點(diǎn)，決定了路面也相應(yīng)伴隨著山區(qū)的特點(diǎn)。因山區(qū)受地質(zhì)和經(jīng)濟(jì)因素的制約，在高速公路設(shè)計(jì)建造時(shí)受到一定的阻力，而且山區(qū)高速公路建設(shè)成套技術(shù)的發(fā)展相對滯后。山區(qū)陡坡路段瀝青路面設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄 第一章 緒論 研究背景以及意義 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 重載交通荷載研究現(xiàn)狀 陡坡瀝青路面研究現(xiàn)狀. 設(shè)計(jì)內(nèi)容 依托項(xiàng)目簡介廣樂高速 A2 合同段概況 設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)方法和技術(shù)路線 設(shè)計(jì)方法 技術(shù)路線第二章 山區(qū)高速瀝青路面情況概述 山區(qū)高速公路特點(diǎn) 瀝青路面病害概述 瀝青路面病害類型 破壞分類 瀝青路面設(shè)計(jì)方法概述 我國瀝青路面厚度設(shè)計(jì)方法 AASHTO 設(shè)計(jì)方法 SHELL 瀝青路面厚度設(shè)計(jì)方法 本章小結(jié) 第三章 交通荷載 交通荷載概述 交通軸載分析 車型和軸型 AASHTO 瀝青路面軸載換算方法 我國瀝青路面軸載換算方法 重載條件下軸載換算系數(shù)的確定 換算方法分析 基于理論計(jì)算的重載下軸載換算系數(shù) 基于實(shí)測數(shù)據(jù)下的重載交通軸載換算系數(shù) 基于軸載譜的累計(jì)當(dāng)量軸次研究 已有關(guān)于軸載譜分析的情況 基于軸載譜的軸載換算研究提出 軸載譜參數(shù)的分析 廣樂高速交通參數(shù)確定5 交通量情況 交通荷載計(jì)算 本章小結(jié) 第四章 重載交通下瀝青路面力學(xué)響應(yīng)分析 重載交通規(guī)定 重載交通的規(guī)定和限值 交通量分級 典型瀝青路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)分析 瀝青路面典型結(jié)構(gòu)的選取 參數(shù)的選取 路面力學(xué)計(jì)算模型 計(jì)算結(jié)果及分析 分析結(jié)論 瀝青路面力學(xué)破壞分類 強(qiáng)度破壞 疲勞破壞 廣樂高速公路主線路面設(shè)計(jì)情況分析 方案情況 方案論證 方案推薦 本章小結(jié) 第五章 陡坡路段瀝青路面設(shè)計(jì) 陡坡路段瀝青路面病害情況以及原因分析 病害概述 原因分析 陡坡路段普通瀝青路面力學(xué)響應(yīng)模型分析 結(jié)構(gòu)層組合以及材料參數(shù)情況 坡度、荷載和輪跡面積確定 模型建立 模型計(jì)算及其分析 陡坡路段力學(xué)響應(yīng)的特點(diǎn) 陡坡路段瀝青路面設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn) 廣樂高速陡坡路段瀝青路面設(shè)計(jì)情況 本章小結(jié) 第六章 結(jié)論與展望參考文獻(xiàn).致謝第一章 緒論 研究背景以及意義隨著國家的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)技術(shù)的飛速提升，我國的基礎(chǔ)建設(shè)也在不斷大量的投入，高速公路也得到不斷的發(fā)展。同時(shí)，山區(qū)高速公路的建設(shè)遇到了一些經(jīng)濟(jì)技術(shù)問題。有必要進(jìn)行交通荷載的從新審視和研究，研究交通荷載對路面設(shè)計(jì)參數(shù)的確定有重要的影響。重載下瀝青路面的力學(xué)響應(yīng)和在譜載下的響應(yīng)是不同的，國內(nèi)外有許多學(xué)者對此進(jìn)行了研究。胡小弟研究了超載對于路面結(jié)構(gòu)的影響，其指出超載對路面影響極大，同時(shí)水平力也會(huì)對其產(chǎn)生嚴(yán)重影響。他們對于早期出現(xiàn)推移和車轍的現(xiàn)象進(jìn)行了原因分析，并從設(shè)計(jì)上如何因地置宜地考慮進(jìn)行探討和研究。廣樂高速公路總體上與現(xiàn)有京港澳高速公路同向平行，是湖南以北地區(qū)至珠三角中部地區(qū)最為便捷的高速公路主通道，建成后將很大程度地提高和保障京港澳高速公路通道交通功能；同時(shí)改善粵北山區(qū)相對落后的交通狀況，加快山區(qū)開發(fā)，提高珠三角發(fā)達(dá)地區(qū)的輻射帶動(dòng)作用。 技術(shù)路線根據(jù)本課題的特點(diǎn)和目的，本文以實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合前人研究成果和經(jīng)驗(yàn)，以理論分析為主，對山區(qū)高速公路路面設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。由于山區(qū)的典型特點(diǎn)，地勢高差大而且范圍廣，陡坡路段出現(xiàn)頻繁，由于上下坡車輛制動(dòng)頻繁，加上重車作用，對路面產(chǎn)生嚴(yán)重影響?？硬坜H試驗(yàn)和層間粘結(jié)力試驗(yàn)，對其性能進(jìn)行研究，提出了新的路面結(jié)構(gòu)組合方案，優(yōu)化了路面層厚度、模量。松散松散多發(fā)生在瀝青里面使用的初期，其原因是使用的瀝青稠度偏低，用量偏少，與礦料的粘附力不足；或?yàn)r青加熱溫度過高造成瀝青老化等泛油泛油多數(shù)是由于瀝青面層的瀝青用量過大、稠度太低或熱穩(wěn)定性差等原因所致，但有時(shí)候有可能因?yàn)榈蜏丶竟?jié)施工，層鋪法瀝青路面的嵌縫料散失過多，在氣溫轉(zhuǎn)暖后，在行車作業(yè)下多余的瀝青溢至表面而形成。但是從總體上講，路面破壞可以分為兩大類：功能性破損和結(jié)構(gòu)性破損。也即: 路面設(shè)計(jì)彎沉值 ld是路面厚度計(jì)算的依據(jù)之一,應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次、公路等級、面層類型，按以下公式計(jì)算確定: 式中：ld—路面設(shè)計(jì)彎沉值；Ne設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次。在季節(jié)性冰凍地區(qū)，必須滿足防凍層厚度的規(guī)范要求。在設(shè)計(jì)方法中還考慮以下幾個(gè)方面：(1)環(huán)境對 PSI 的影響主要考慮凍漲和膨脹性粘土使服務(wù)能力變化量降低的影響(2)路面結(jié)構(gòu)的排水條件‐‐‐‐‐主要反映在路面結(jié)構(gòu)數(shù) SN 中， 式中：m2，m3‐‐‐‐‐‐相應(yīng)為基層和墊層的排水系數(shù)。(5)考慮環(huán)境的影響依據(jù)凍脹和膨脹性土對路面服務(wù)能力的影響。對分析期內(nèi)剩余的時(shí)段，考慮相應(yīng)的改建措施，并按剩余時(shí)段內(nèi)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)進(jìn)行加鋪層設(shè)計(jì)。 兩項(xiàng)次要標(biāo)準(zhǔn)為: (1)水泥穩(wěn)定類基層底面的拉應(yīng)力其容許值按下式計(jì)算: 式中：σr為一次荷載作用下材料的極限彎拉強(qiáng)度。而我國瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范中，仍然采用的是當(dāng)量法進(jìn)行軸載分析，即累計(jì)當(dāng)量軸次。在進(jìn)行交通量調(diào)查的時(shí)候，應(yīng)該按車型和軸型的不同，將車輪分類后進(jìn)行觀察和統(tǒng)計(jì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)路成果得到的基本方程式推到出了車輛軸載當(dāng)量換算方法。在進(jìn)行軸載換算時(shí)遵循以下兩原則：不同軸載在同一路面結(jié)構(gòu)上重復(fù)作用不同次數(shù)后，使路表彎沉值或基層底彎拉應(yīng)力達(dá)到同一極限狀態(tài)。然而經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，地區(qū)之間的貿(mào)易相當(dāng)頻繁，重載超載交通大量出現(xiàn)，嚴(yán)重?fù)p壞了交通利益，有必要對其進(jìn)行深入研究。 典型路面結(jié)構(gòu)形式選擇。通過數(shù)學(xué)方法，將其擬合為指數(shù)曲線，經(jīng)過回歸計(jì)算得到以下結(jié)果:該公式由理論計(jì)算得到，和實(shí)際應(yīng)用情況無聯(lián)系，需經(jīng)過后續(xù)實(shí)踐證明。根據(jù)圖中的規(guī)律，將軸載分為兩段，小于 130KN 的，成線性變化；大于 130KN時(shí)，成非線性關(guān)系，根據(jù)表中數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到如下關(guān)系。所有的數(shù)據(jù)都是通過交通調(diào)查得到的結(jié)果，對路面設(shè)計(jì)起到基礎(chǔ)性功能。在計(jì)算得時(shí)候主要是日平均交通量的確定，基于軸載譜對其進(jìn)行分析。 車輛類型分布系數(shù)車輛類型分布系數(shù)指的是各種類型的卡車在所有卡車中所占的百分比。所以有必要了解交通量隨時(shí)間的變化情況，即需要確定交通量月調(diào)節(jié)系數(shù)和小時(shí)調(diào)節(jié)系數(shù)。廣樂高速的交通特點(diǎn)：作為重要的南北大通道，交通量大且重載多，對路面的要求很高。瀝青路面在使用過程中，受到重載超載交通的影響，出現(xiàn)了不同程度的路面損害現(xiàn)象。然而我國的規(guī)范中關(guān)于重交通的概念是不同的，重交通是根據(jù)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)進(jìn)行分級的。交通量的變換算根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，國際運(yùn)輸聯(lián)合會(huì)上世紀(jì) 70 年代將單軸雙輪的軸載質(zhì)量限值從10t 提高到 13t，雙聯(lián)軸載質(zhì)量提高到 21t，列車重質(zhì)量提高到 45t。但是鑒于我們的實(shí)際情況，在交通荷載進(jìn)行軸載換算以后，通常累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載都在 2000 萬次以上，平均在 1 億次以上，現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范對于交通等級的劃分不能滿足實(shí)際需求。胡小弟對瀝青路面受到非均布荷載進(jìn)行重點(diǎn)研究，由于輪胎胎面有花紋，考慮作用面積折減效果，研究中將接地形狀看做矩形，并認(rèn)為在不同胎壓下，接地形狀是不同的，但多為矩形；研究還發(fā)現(xiàn)，路面在超載作用時(shí)，壓應(yīng)力表現(xiàn)為凹型分布，在欠載作用時(shí)，表現(xiàn)為凸型分；且瀝青路面結(jié)構(gòu)在非均布荷載作用下的影響遠(yuǎn)大于均布荷載。目前，在進(jìn)行力學(xué)研究的時(shí)候，大多仍采用的是靜態(tài)力學(xué)體系，然而路面結(jié)構(gòu)在實(shí)際的使用過程中，各種因素是不斷變化的，如車輛、氣候、人文等，路面結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)和現(xiàn)行的靜態(tài)力學(xué)體系有很大差距，不能真實(shí)反應(yīng)路面結(jié)構(gòu)使用的真實(shí)情況。邊界條件假設(shè)為:底面沒有 z 方向位移；左右兩面有 x 方向位移，前后兩側(cè)沒有 y 方向位移，層間完全連續(xù)。但是另一方面，用貝克曼梁進(jìn)行彎沉檢測的時(shí)候確實(shí)輪跡中心處，又能一定程度反映出施工可靠性。這樣在面層和基層接觸面上會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的剪切疲勞作用，容易造成路面的剪切破壞。瀝青路面在常規(guī)荷載和重載條件下，結(jié)構(gòu)層應(yīng)力應(yīng)變發(fā)生改變，隨著荷載的增加，應(yīng)力應(yīng)變也明顯增加，而且應(yīng)力應(yīng)變最大值的作用位置也有所改變。 根據(jù)力學(xué)分析結(jié)果可知： （1）瀝青面層底部一般在輪胎單輪中軸線和輪胎邊緣之間的位置出現(xiàn)最大拉應(yīng)力和拉應(yīng)變，當(dāng)其產(chǎn)生的最大應(yīng)力應(yīng)變超出了結(jié)構(gòu)層容許應(yīng)力后會(huì)導(dǎo)致面層底部出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，隨著日后交通荷載的反復(fù)作用，破壞逐漸反射到路表面，而出現(xiàn)整體行破壞。在進(jìn)行混合料配合比設(shè)計(jì)時(shí)，為了滿足水毀、泛油等病害，必須設(shè)置 46%的空隙率。 由材料的疲勞機(jī)理，要發(fā)生疲勞破壞的條件是在荷載作用下首先產(chǎn)生微裂紋，而后在荷載的重復(fù)作用下，微裂紋逐漸擴(kuò)展，最后斷裂，達(dá)到疲勞破壞。⑤路面結(jié)構(gòu)的中上面層屬于高應(yīng)力區(qū)，需要承受行車荷載較大的壓應(yīng)力和剪應(yīng)力作用，因此中上面層均采用改性瀝青，以提高路面抗車轍性能。⑤路面結(jié)構(gòu)的中上面層屬于高應(yīng)力區(qū)，需要承受行車荷載較大的壓應(yīng)力和剪應(yīng)力作用，因此中上面層均采用改性瀝青，以提高路面抗車轍性能。③瀝青面層總厚度達(dá)到 42cm，有效降低了瀝青層層底拉應(yīng)變，使瀝青層層底水平拉應(yīng)變小于瀝青層的疲勞極限，從而避免瀝青面層因疲勞產(chǎn)生由下至上的疲勞裂縫；較厚的瀝青面層還可有效擴(kuò)散荷載的壓應(yīng)力，減小級配碎石基層和路基頂面壓應(yīng)變，避免基層和路基在荷載作用下產(chǎn)生過大變形。④基層采用 28cm fcm= 混凝土，具有較高的強(qiáng)度，整體性好，應(yīng)力擴(kuò)散能力強(qiáng)，對重載交通和路基不均勻沉降具有非常良好的適應(yīng)性，抗疲勞性能好。推薦方案新建費(fèi)用比傳統(tǒng)半剛性結(jié)構(gòu)增加約 ％。④ 比較方案三(復(fù)合式路面結(jié)構(gòu))比較方案三為復(fù)合式路面，采用 SMA13 和雙層改性瀝青，瀝青面層具有較強(qiáng)的表面抗滑性能和抗車轍性能；溶劑型粘結(jié)劑提高了瀝青層與基層的粘結(jié)力，同時(shí)有利于路面防水；SBS 改性瀝青封層可對基層形成有效的保護(hù)，減小動(dòng)水壓力對基層的沖