开级配沥青磨耗层（OGFC）排水性能研究

发布时间：2017-10-15 13:26

  本文关键词：开级配沥青磨耗层（OGFC）排水性能研究

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【摘要】：开级配沥青磨耗层(OGFC)也称为大空隙开级配的排水式沥青磨耗层,它具有吸纳、蓄渗和缓释降雨的作用,并能够有效消除雨水径流,缓和径流高峰,改善地表的水文环境。论文以宁波市某沥青制品厂的一种成熟的OGFC-13产品及OGFC面层作为排水层的结构形式为研究对象,OGFC面层排水即雨水只通过表面层入渗和短暂蓄积,以横向排流的方式,将水引入附近的排水设施中。OGFC沥青路面作为海绵城市实现道路对雨水控制与管理的解决方案之一,目前其路用性能的研究已经比较成熟,而对其排水性能的研究还不够,在建设时只能依靠经验选用OGFC路面类型,不能科学、恰当地设计以满足当地排水性能的要求。因此对开级配沥青磨耗层(OGFC)的排水性能进行研究,具有重要意义。论文分析了研究对象的目标空隙率范围。OGFC面层合理的目标空隙率应该在15%~25%,才能保证沥青混合料的强度、稳定性及耐久性,发挥其高效的排水功能。并明确了研究对象(OGFC-13产品)的目标空隙率为19%。论文分析了OGFC面层的排水机理,明确了论文的技术路线。结合实际工程中存在的OGFC面层排水不畅的问题,对降雨模式进行分析,并论述了降雨水文学与水力学特点。论文在总结现有OGFC材料透水系数测试方法的基础上,基于常水头自行开发了OGFC降水模拟装置及透水性能测试仪。并进行了OGFC模型试验研究,得到了OGFC材料自身的水力特性参数。并将OGFC面层的水流运动过程总结为四个模式:贴附扩散、附着流动、侧向渗流、稳态渗流,为OGFC面层的水流现象提供了一种科学描述。论文得到了这种OGFC-13产品模型材料的水力特性参数。在总结适用于OGFC混合料有限元分析的渗流原理和排水理论的基础上,进行了OGFC面层模型的入渗-排水有限元模拟。论文通过与试验对比,验证了有限元分析的准确性与合理性。论文得到了不同路幅宽度OGFC-13面层产品的极限排水能力(所能承受的最大降雨强度),并提出了其三种OGFC道路断面类型在全国的适用范围。论文通过对不同路幅宽度的OGFC足尺模型进行有限元模拟,得到了OGFC面层的浸润曲线及浸润线方程,为评价OGFC路面的排水性能提供了科学依据。根据有限元模拟结果,结合我国年最大点降雨量资料,对这种OGFC-13产品进行了两车道(单幅4.5m)、四车道(单幅8.5m)、六车道(单幅12m)三种道路断面类型的适用性研究,为OGFC面层的设计提供科学、合理的指导,减少设计的随意性及盲目性。论文总结了OGFC路面排水的基本技术思路,分析并明确了OGFC路面排水系统所有的构造形式。基于上述研究结论,提出了OGFC路面管沟引流的设计方法,分析并论述了一个恰当的透水管排布方案。
【关键词】：开级配沥青磨耗层(OGFC) 排水性能 试验测定 足尺模型 有限元模拟 适用性 管沟引流设计
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U414
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 选题背景及研究意义10-12
• 1.2 目前研究现状12-17
• 1.2.1 国外研究现状13-14
• 1.2.2 国内研究现状14-17
• 1.3 研究内容及技术路线17-19
• 1.3.1 主要研究内容17-18
• 1.3.2 技术路线18-19
• 第二章 OGFC面层排水机理研究19-31
• 2.1 OGFC路面材料特征19-21
• 2.1.1 目标空隙率的选定19-20
• 2.1.2 有效空隙率20
• 2.1.3 透水性沥青面层与透水性沥青基层20-21
• 2.2 降雨与内部产流机理21-27
• 2.2.1 降雨模式21-25
• 2.2.2 产流模式25-27
• 2.3 路面雨水径流27-30
• 2.3.1 构造深度与水膜厚度27-29
• 2.3.2 径流系数29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 OGFC材料模型试验与分析31-55
• 3.1 试验目的31-32
• 3.2 材料配合比及试验模型的制作32-35
• 3.3 降水模拟及透水性能测试仪的设计35-41
• 3.3.1 现有的OGFC透水系数测试方法35-39
• 3.3.2 自行开发的OGFC透水性能测试仪39-41
• 3.4 透水性能试验及分析41-54
• 3.4.1 实验室透水性能试验42-49
• 3.4.2 试验分析49-54
• 3.5 本章小结54-55
• 第四章 OGFC面层排水模型有限元模拟55-83
• 4.1 有限元模拟的方法55-62
• 4.1.1 非饱和渗流的原理55-58
• 4.1.2 NCHRP排水模型58-60
• 4.1.3 非饱和渗流的有限单元法60-62
• 4.2 与试验模型的对比分析62-70
• 4.2.1 模型本构的建立62-64
• 4.2.2 边界条件的选取64-65
• 4.2.3 排水性能模拟分析65-70
• 4.3 足尺路面模型的模拟与分析70-82
• 4.3.1 建模与模拟的思路70-71
• 4.3.2 三组足尺路面模型模拟分析71-77
• 4.3.3 OGFC-13产品路面适用性评价77-82
• 4.4 本章小结82-83
• 第五章 OGFC路面排水系统的构成83-93
• 5.1 OGFC路面的技术思路83-84
• 5.2 排水系统的构造84-90
• 5.2.1 自由出流84-87
• 5.2.2 孔槽接流87-89
• 5.2.3 管沟引流89-90
• 5.3 OGFC路面管沟引流设计90-92
• 5.4 本章小结92-93
• 结论与建议93-95
• 主要结论93
• 进一步研究建议93-95
• 参考文献95-100
• 攻读学位期间取得的研究成果100-101
• 致谢101

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1037370