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高海拔高寒冻土地区合理路面结构经济性评价

发布时间:2019-02-17 17:20
【摘要】:高海拔高寒冻土地区具有特殊的自然环境,主要表现为:低温、大温差、强辐射、各类冻土广泛分布,这为道路修筑带来了严峻的挑战。青藏高原道路具有使用性能衰变快,路基路面病害种类多且密度大,行车安全性和舒适性低的特点。本文通过调查青藏地区路基路面的病害情况,分析现有路基路面结构的局限性,提出了适用于高海拔高寒冻土地区的路面结构形式;采用数值模拟的计算方法,对试验路段的路面结构行为进行研究;按照“先合理后经济”的原则,计算试验路段合理路面结构的全寿命周期费用,在此基础上推荐出最经济合理的路面结构。通过对高海拔高寒地区青藏公路和青康公路病害普查和典型路段的重点调查,结合青藏地区气候条件、冻土特征和交通荷载水平以及已有路基路面结构形式,分析了路基路面的病害特征及成因,提出了适用于多年冻土地区的路面结构形式。以共玉高速一期工程K629+800~K634+200段为依托工程,建立了多年冻土区半刚性基层沥青路面、复合式基层沥青路面和柔性基层沥青路面以及路基的数值计算模型;确定各结构层的材料参数、本构模型,设置模型的边界条件、初始条件;数值计算路基路面结构的温度场、变形场和路面各结构层的层底拉应力,验证了试验路段复合式基层路面结构和柔性基层沥青路面结构的合理性。在路面结构行为满足要求的前提下,运用造价分析软件,计算了合理路面结构的建设期费用;基于实地调研数据,利用灰色─马尔可夫预测模型对共玉高速一期工程试验路段路面使用状况PCI进行评价和预测,并据此确定试验路段的养护时机,制定养护方案,实现养护费用的计算。基于全寿命周期理论,计算了共玉高速一期工程试验路段合理路面结构的全寿命周期费用,结果表明级配碎石基层沥青路面是最经济合理的路面结构。
[Abstract]:The high altitude alpine permafrost region has a special natural environment, which is characterized by low temperature, large temperature difference, strong radiation and widespread distribution of various permafrost, which brings severe challenges to road construction. Qinghai-Xizang Plateau road has the characteristics of fast deterioration of performance, variety and density of roadbed and pavement diseases, and low driving safety and comfort. By investigating the disease of roadbed and pavement in Qinghai-Tibet region, this paper analyzes the limitation of existing subgrade and pavement structure, and puts forward the pavement structure form suitable for high altitude alpine permafrost region. Using the numerical simulation method, the pavement structure behavior of the experimental section is studied. According to the principle of "reasonable first and then economical", the life cycle cost of reasonable pavement structure in test section is calculated, and the most economical and reasonable pavement structure is recommended on this basis. Through the general survey of Qinghai-Tibet Highway and Qingkang Highway at high altitude and Qingkang Highway, combined with the climatic conditions, the characteristics of frozen soil, the traffic load level and the existing structure of roadbed and pavement in Qinghai-Tibet region, This paper analyzes the disease characteristics and causes of roadbed and pavement, and puts forward the pavement structure form suitable for permafrost region. Based on the K629 800~K634 200 section of Tongyu Expressway, the numerical calculation models of semi-rigid base asphalt pavement, composite base asphalt pavement and flexible base asphalt pavement and subgrade in permafrost region are established. The material parameters, constitutive model, boundary conditions and initial conditions of each structure layer are determined. The numerical calculation of the temperature field, deformation field and the tensile stress at the bottom of each structural layer of the subgrade and pavement structure verifies the rationality of the composite base pavement structure and the flexible base asphalt pavement structure in the experimental section. On the premise that the pavement structure behavior meets the requirements, the cost analysis software is used to calculate the cost of the reasonable pavement structure during the construction period. Based on the field investigation data, using the grey Markov prediction model to evaluate and predict the pavement use status of Tongyu Expressway Phase I test section, and based on this, to determine the maintenance opportunity of the test section, and to formulate the maintenance plan. Realize the calculation of maintenance cost. Based on the theory of full life cycle, the life cycle cost of reasonable pavement structure of Tongyu High-speed Phase I Project is calculated. The results show that asphalt pavement with graded crushed stone base is the most economical and reasonable pavement structure.
【学位授予单位】:长安大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U416.2

【参考文献】

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本文编号:2425406

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