基于交通调查和车辙预估的港口道路路面结构优化研究

发布时间：2020-04-25 08:42

【摘要】：随着经济的发展港口地区进出口货物量增加,导致港口地区疏港道路上运输货物的重载车辆数量迅速增加并且普遍存在超载超重情况,部分原有路面结构不能满足如此繁重的交通任务,导致疏港道路出现了大量的病害。青岛作为“一带一路”港口建设的重要环节,港口规模的扩大以及疏港道路运输网的建设都是至关重要的。因此有必要对疏港道路的交通特性、路面结构和路面病害特点进行调查分析,根据调查分析结果提出适合疏港道路的路面结构组合。首先,本文针对疏港道路的交通特性和病害进行调查。调查发现疏港道路重载车辆占比在30%以上,重载车辆中超载车辆数占比在80%以上。重载车辆集中出行和超载超重问题导致道路上车辆速度普遍较低。疏港道路上下行方向车辆满载比也不仅相同。根据疏港路面病害调查结果发现疏港道路病害主要表现为车轮迹下的车辙现象。通过路面车辙原位钻芯取样调查分析发现疏港道路中上面层变形量较大。本文针对疏港道路交通特性和病害特点推荐了疏港道路路面结构。其次,对原有路面结构使用的沥青混合料和针对疏港道路路面车辙而采用的高模量沥青混合料、大粒径透水沥青混合料进行动态模量试验、车辙试验和单轴贯入强度试验。通过试验得到沥青混合料的动态模量和相位角,分析高温条件下各沥青混合料的动态模量变化情况。高模量沥青混合料在高温条件下依然有较高的动态模量,表明其具有较好的高温性能和抗变形能力。车辙实验结果表明各沥青混合料随轮胎压强的增加动态稳定度降低而车辙变形量增加,说明超载对沥青混合料的动稳定度和车辙变形影响显著。高模量沥青混合料的动态稳定度降低幅度和车辙变形量增加幅度相对较低,说明其具有良好的动稳定度和抗车辙能力。通过单轴贯入强度分析各沥青混合料的抗剪强度,结果表明高模量沥青混合料抗剪强度明显提高。再次,通过有限元计算分析推荐的疏港路面结构在常温和高温时不同轴载作用下的路面结构力学响应。从沥青层内垂直剪应力和剪应变角度分析证明推荐的疏港路面结构具有良好的抗车辙能力。从沥青层底横向拉应力和横向拉应变角度分析证明推荐的疏港路面结构具有良好的抗疲劳能力。最后,对基于剪应力的车辙预估模型进行修正和标定。利用车辙预估模型计算推荐路面结构的车辙发展情况,结果表明推荐的路面结构中采用高模量沥青混合料可有效的提高路面高温抗车辙能力。通过疲劳寿命计算分析可知,大粒径透水性沥青混合料可有效提高沥青层的抗疲劳性能。最终,推荐出适用于重载交通的路面结构组合。
【图文】：

压电传感器,称重设备

数据采集器可以实现自动采集并记录每个车辆信息不需要人工值守。如图2.2 所示，可通过电脑导出数据采集器记录的信息，可将所有的配置参数设定存入计算机内，遇到系统故障时可从计算机中上传已有设置来恢复参数设置。该系统安装后需要在现场进行标定，标定时在每一车道上使用已知各轴载的3 种轴型车辆进行至少 3 种车速的车辆通过测试。经过反复调试使系统达到测试精确度要求。在现场可以使用静态称重设备进行车辆轴载的标定测试，避免因使用地磅进行测试轴载的麻烦，提高了测试效率和准确性。便捷式静态称重设备如图 2.3 所示。图 2.3 捷式静态称重设备

称重设备,静态

的快速安装优点，如图 2.2 所示，该传感具有一定的柔韧性因此可路表面贴合，可以避免因路面不平整导致传感器测量数据不精确的影电传感器以一定间距平行安装于车道外轮迹线。数据采集器的电能池和太阳能供电组合，由此可以实现电能的持续供应进行无间断数据采集器可以实现自动采集并记录每个车辆信息不需要人工值守。可通过电脑导出数据采集器记录的信息，可将所有的配置参数设定，遇到系统故障时可从计算机中上传已有设置来恢复参数设置。统安装后需要在现场进行标定，，标定时在每一车道上使用已知各轴车辆进行至少 3 种车速的车辆通过测试。经过反复调试使系统达到求。在现场可以使用静态称重设备进行车辆轴载的标定测试，避免行测试轴载的麻烦，提高了测试效率和准确性。便捷式静态称重设示。
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U418.68

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