高速公路基层级配碎石性能及其CBR试验和数值模拟研究
发布时间：2021-02-26 09:42
级配碎石作为高速公路柔性基层,对减轻季冻区道路翻浆冻胀以及典型的反射裂缝等病害具有积极预防作用。由于级配碎石是典型的散体材料,棱角性对其力学性能影响巨大,故在对其力学性能进行数值仿真时,常规离散元模型难以方便准确模拟级配碎石力学本质特性。为找到宏观力学性能较佳的基层碎石材料和级配类型,本文以此为背景采用滚阻模型对级配碎石力学性能开展数值模拟和室内试验研究。在充分调研国内外关于级配碎石性能研究的基础上,通过CBR室内试验和数值模型模拟相结合对碎石级配合理性进行分析验证。本文根据国家规范结合最大密度曲线和间断级配曲线模型设计出较为合理的级配类型,并通过贝雷法进行了合理性验证;根据得到的级配进行休止角试验,并利用PFC2D模拟休止角试验,计算出不同级配情况下对应的摩擦系数及滚动摩擦系数;建立CBR试验数值模型,通过将已知的原材料力学参数带入模型中,与实际的CBR室内试验结果进行对比,在确保可靠性的前提下探究级配类型对CBR值的影响规律,并通过多次修改模型中各粒径集料所占的质量分数找到较大CBR值时对应的级配。通过试验及计算得出结论:碎石集料粒径越大,其休止角也越大,相对应摩擦系数也越大,同时...
【文章来源】：石家庄铁道大学河北省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
京石高速平面图（新乐定州段）
查询多年气候记录发现平均温度在 14℃左右，年平均降水量 500 mm，每年的夏季 6～8 月份降水量最大。新乐定州段长 26 公里，占整个京石高速全长的十分之一。施工自下而上，底层路基采用路拌的方式并碾压成型，上方面层沥青砼使用摊铺机直接摊铺而成。为了研究京石高速季冻区路基路面的典型病害，作者于 2018 年 9 月对京石高速新乐定州段进行了病害的现场调研。2.2.1 裂缝病害调研了整个新乐定州段，发现路面病害形式多种多样， 但是最主要的还是裂缝，裂缝刚开始出现时，只会影响到整个路面的美观程度，随着裂缝发展还会影响到行车舒适度，尤其是夏季多雨，多余的水分来不及从边坡及排水沟排出，会随路面上裂缝渗入路基内部，腐蚀砼路基，降低路基的强度，随着车辆荷载的增加，裂缝受压后会慢慢发展成网裂，缩减道路的寿命。整个路段裂缝病害典型代表如图 2-2 所示。
材料拌和后压实不到位都会造成路面局部强度不足，或者是面层和基层之间强度差异较大，在受到重型车辆荷载作用后面层容许断裂下沉形成裂缝并慢慢发展为网裂。网裂产生的原因有两种不同的观点，一种认为基层强度不够，通车后受到重车荷载产生网裂，另外一种则是认为基层强度过高，从而使面层基层连接不良以及疲劳破坏所引起。2.2.2 其他病害调研过程中发现路段病害除了裂缝之外，还有车辙、拥包、坑槽等其他病害。整个路段其他病害典型代表如图 2-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]级配对粗颗粒土休止角影响试验研究[J]. 刘天,朱俊高,薄以霆,蒋明杰. 河北工程大学学报(自然科学版). 2017(03)
[2]基于PFC3D的堆积体休止角影响因素研究[J]. 丁点点,刘发明,刘飞. 阴山学刊(自然科学版). 2017(04)
[3]一种沥青混合料间断级配新型数学模型[J]. 陈龙,朱建勇,何兆益,王旭东,张蕾. 公路交通科技. 2017(02)
[4]不同粒径及级配对碎石料休止角影响的试验研究[J]. 孙开畅,刘林锋,明华军,徐小峰,李权,仝佳欣. 长江科学院院报. 2016(08)
[5]级配碎石动三轴试验离散元模拟[J]. 张东,黄晓明,田飞. 公路交通科技. 2014(12)
[6]石灰岩与玄武岩粗集料抗压耐磨性能对比试验研究[J]. 丁占锋,盛赛华,黄国威,黄真. 公路工程. 2014(03)
[7]级配碎石无侧限抗压回弹模量影响因素分析[J]. 武启诚. 中外公路. 2014(02)
[8]贝雷法在级配碎石基层级配检验中的应用[J]. 徐云晴,孟芹,李贵乾,吴楚钢. 水利与建筑工程学报. 2013(01)
[9]级配碎石力学性能的颗粒流数值模拟方法[J]. 蒋应军,任皎龙,徐寅善,李頔. 同济大学学报(自然科学版). 2011(05)
[10]级配碎石基于CBR的关键筛孔合理范围确定[J]. 莫石秀,马骉,王秉纲. 广东公路交通. 2006(01)
博士论文
[1]多年冻土地区沥青路面材料组成与结构设计研究[D]. 马骉.长安大学 2006
硕士论文
[1]基于三维离散单元法的级配碎石动三轴数值试验研究[D]. 王赫.长安大学 2017
[2]级配碎石动态回弹模量及抗剪强度试验研究[D]. 张群群.北京工业大学 2016
[3]级配碎石设计方法与施工工艺研究[D]. 刘玉峰.长安大学 2016
[4]级配碎石shakedown行为的颗粒流数值模拟[D]. 李思超.长安大学 2013
[5]级配碎石CBR数值试验方法及其应用[D]. 任皎龙.长安大学 2011
[6]级配碎石基层沥青路面结构力学响应分析[D]. 尚银川.河北工业大学 2011
[7]级配碎石配合比设计及施工质量控制[D]. 刘士全.长安大学 2010
[8]级配碎石基层级配设计与应用研究[D]. 徐云晴.重庆交通大学 2010
[9]级配碎石基层级配设计及应用研究[D]. 龚璐.长沙理工大学 2008
[10]级配碎石的级配与模量研究[D]. 刘星.长安大学 2007
本文编号：3052408
【文章来源】：石家庄铁道大学河北省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
京石高速平面图（新乐定州段）
查询多年气候记录发现平均温度在 14℃左右，年平均降水量 500 mm，每年的夏季 6～8 月份降水量最大。新乐定州段长 26 公里，占整个京石高速全长的十分之一。施工自下而上，底层路基采用路拌的方式并碾压成型，上方面层沥青砼使用摊铺机直接摊铺而成。为了研究京石高速季冻区路基路面的典型病害，作者于 2018 年 9 月对京石高速新乐定州段进行了病害的现场调研。2.2.1 裂缝病害调研了整个新乐定州段，发现路面病害形式多种多样， 但是最主要的还是裂缝，裂缝刚开始出现时，只会影响到整个路面的美观程度，随着裂缝发展还会影响到行车舒适度，尤其是夏季多雨，多余的水分来不及从边坡及排水沟排出，会随路面上裂缝渗入路基内部，腐蚀砼路基，降低路基的强度，随着车辆荷载的增加，裂缝受压后会慢慢发展成网裂，缩减道路的寿命。整个路段裂缝病害典型代表如图 2-2 所示。
材料拌和后压实不到位都会造成路面局部强度不足，或者是面层和基层之间强度差异较大，在受到重型车辆荷载作用后面层容许断裂下沉形成裂缝并慢慢发展为网裂。网裂产生的原因有两种不同的观点，一种认为基层强度不够，通车后受到重车荷载产生网裂，另外一种则是认为基层强度过高，从而使面层基层连接不良以及疲劳破坏所引起。2.2.2 其他病害调研过程中发现路段病害除了裂缝之外，还有车辙、拥包、坑槽等其他病害。整个路段其他病害典型代表如图 2-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]级配对粗颗粒土休止角影响试验研究[J]. 刘天,朱俊高,薄以霆,蒋明杰. 河北工程大学学报(自然科学版). 2017(03)
[2]基于PFC3D的堆积体休止角影响因素研究[J]. 丁点点,刘发明,刘飞. 阴山学刊(自然科学版). 2017(04)
[3]一种沥青混合料间断级配新型数学模型[J]. 陈龙,朱建勇,何兆益,王旭东,张蕾. 公路交通科技. 2017(02)
[4]不同粒径及级配对碎石料休止角影响的试验研究[J]. 孙开畅,刘林锋,明华军,徐小峰,李权,仝佳欣. 长江科学院院报. 2016(08)
[5]级配碎石动三轴试验离散元模拟[J]. 张东,黄晓明,田飞. 公路交通科技. 2014(12)
[6]石灰岩与玄武岩粗集料抗压耐磨性能对比试验研究[J]. 丁占锋,盛赛华,黄国威,黄真. 公路工程. 2014(03)
[7]级配碎石无侧限抗压回弹模量影响因素分析[J]. 武启诚. 中外公路. 2014(02)
[8]贝雷法在级配碎石基层级配检验中的应用[J]. 徐云晴,孟芹,李贵乾,吴楚钢. 水利与建筑工程学报. 2013(01)
[9]级配碎石力学性能的颗粒流数值模拟方法[J]. 蒋应军,任皎龙,徐寅善,李頔. 同济大学学报(自然科学版). 2011(05)
[10]级配碎石基于CBR的关键筛孔合理范围确定[J]. 莫石秀,马骉,王秉纲. 广东公路交通. 2006(01)
博士论文
[1]多年冻土地区沥青路面材料组成与结构设计研究[D]. 马骉.长安大学 2006
硕士论文
[1]基于三维离散单元法的级配碎石动三轴数值试验研究[D]. 王赫.长安大学 2017
[2]级配碎石动态回弹模量及抗剪强度试验研究[D]. 张群群.北京工业大学 2016
[3]级配碎石设计方法与施工工艺研究[D]. 刘玉峰.长安大学 2016
[4]级配碎石shakedown行为的颗粒流数值模拟[D]. 李思超.长安大学 2013
[5]级配碎石CBR数值试验方法及其应用[D]. 任皎龙.长安大学 2011
[6]级配碎石基层沥青路面结构力学响应分析[D]. 尚银川.河北工业大学 2011
[7]级配碎石配合比设计及施工质量控制[D]. 刘士全.长安大学 2010
[8]级配碎石基层级配设计与应用研究[D]. 徐云晴.重庆交通大学 2010
[9]级配碎石基层级配设计及应用研究[D]. 龚璐.长沙理工大学 2008
[10]级配碎石的级配与模量研究[D]. 刘星.长安大学 2007
本文编号：3052408
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3052408.html
