港区全厚式沥青路面结构受力性能研究
发布时间：2022-01-06 09:20
全厚式沥青路面作为一种近年来发展前景广阔的厚层沥青混凝土铺面结构,相比其他传统类型的沥青路面,具有独特的优点:路面破坏被限制在表面层,不需大的结构性重修;后期维护和使用成本大幅降低;可作为长寿命路面持续发展。针对港区道路相较于普通公路对路面的结构性能要求更高这一问题,全厚式沥青路面给出了一种新的设计选择。鉴于国内对此方面的研究仍然较少,本文将对全厚式沥青路面在港区道路的设计使用进行结构受力性能方面的研究,主要工作如下:首先,本文参照《港口道路与堆场设计规范》要求,确定了港区道路铺面形式的设计类型、使用年限及铺面结构的荷载等级等,阐明了全厚式沥青路面在结构类型、路面基层材料等方面的设计规定。针对全厚式沥青路面结构所采用的沥青混合料的性能要求通过试验进行探究。并根据现行的《公路沥青路面设计规范》总结得到沥青层层底拉应变和抗车辙性能两个设计指标,作为后续章节中的结构受力性能研究的对比指标。其次,采用有限元方法,对比分析全厚式、半刚性基层、复合式三种沥青路面结构在力学性能上的差异。由模拟计算得出的结构变形、层底拉应变、最大剪应力三个角度入手,并考虑经济效益的影响,探讨全厚式结构应用的可行性。在...
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
沥青混合料三种结构
湖北工业大学硕士学位论文16a)装样b)刮样图2.2动态剪切流变试验根据赵丽华、李峰等[43~44]的研究，掺用一定比例水镁石纤维(FB)和玄武岩纤维(BF)的沥青，在力学性能上有着很好的表现。因此本节就0%纤维、只掺水镁石纤维、水镁石纤维掺量：玄武岩纤维掺量=4:1、3:2、2:3、1:4、只掺玄武岩纤维，七种纤维配比的沥青试样进行动态剪切试验，其中纤维掺量均设为0.3%，粉胶比均设为0.8[45]。由现有的许多关于路面环境因素的相关研究发现，高温季节，沥青道路的路表可达到五六十摄氏度，因此在实验前我们将程序的起始温度设置为58℃，电脑会自动以每6摄氏度为一个区间不断升温，最终完成四组温度的测试。动态剪切试验结果见表2.7。表2.7动态剪切试验结果纤维类型温度(℃)相位角（δ/°）复数模量(G*/kPa)车辙因子(G*/sinδ/kPa)0%纤维5878.5610.3210.5326480.747.157.2457082.464.344.3817684.782.572.579FB5878.1611.6011.8546480.118.038.156
湖北工业大学硕士学位论文273.2.5网格划分网格划分是整个模拟过程中很关键的一环，合适的划分可以让结果更为精确，并且尽可能地在计算机的计算能力限制下得到结果。本文中的模拟是划分二维平面实体网格，在建立草图剖分部件的时候，先将路面各层结构划分开来，再将车辆轮胎的轮廓边界沿路面深度方向划分，这样就给整体结构有了初步的区域划分。在此基础之上，设置单元尺寸为0.05m进行模型布种，并自动划分。随后，为了减小计算量并保持分析结果准确性，再重新给轮胎作用范围外的两侧区域以及土基区域进行一定偏心率的边划分，使得越靠近轮胎荷载的单元划分越为细密，其他地方的单元尺寸则会相对大一些。在进行适当调整后，划分网格后的路面结构模型有近4500个节点单元，可以满足一定精度上的计算分析，其中，P1荷载等级下的网格划分如图3.1所示，P2荷载等级下的网格划分与其相似，只在荷载作用宽度上有所差异：图3.1P1等级下路面结构网格划分结果从P1等级下路面结构网格划分结果可以发现，轮胎荷载作用处的网格最小，也最接近方形，可以更为接近地体现轮胎荷载作用处路面结构的复杂力学响应。为尽量保证三种路面结构形式划分的一致，除各层层厚及P1与P2等级下轮胎作用宽度按实际计算输入，其他划分类型与方式均保持不变。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DSR沥青性能研究综述[J]. 杜鹏,乌兰,张国宏. 广州化工. 2018(16)
[2]基于Abaqus蠕变本构的重载路面车辙分析[J]. 宋海云. 结构工程师. 2018(03)
[3]连续变温沥青路面车辙变形数值模拟[J]. 张兰峰. 公路交通科技. 2018(02)
[4]基于蠕变模型的沥青混合料车辙有限元分析[J]. Barugahare Javilla,方昊,磨炼同. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2018(01)
[5]面层沥青混合料抗压回弹模量的取值[J]. 周雪艳,马骉,田宇翔,王小庆. 江苏大学学报(自然科学版). 2017(05)
[6]港区道路及堆场病害原因与措施研究[J]. 叶菲. 住宅与房地产. 2015(28)
[7]港区重型荷载作用下全厚式沥青铺面设计[J]. 徐刚,袁静波,唐乃膨. 中国港湾建设. 2014(10)
[8]全厚式沥青在重载作用下港区铺面中的应用[J]. 汪日灯,袁静波. 水运工程. 2014(06)
[9]全厚式高模量沥青混凝土路面结构设计及力学分析[J]. 李涛,刘宁,张涛. 公路. 2013(04)
[10]全厚式沥青面层车辙控制标准探讨[J]. 关宏信,张起森,徐暘,罗增杰. 土木工程学报. 2011(09)
博士论文
[1]柔性基层沥青路面性能观测预估研究[D]. 刘伟.长安大学 2015
[2]玄武岩纤维对沥青混合料性能影响机理的研究[D]. 赵丽华.大连理工大学 2013
硕士论文
[1]基于数值模拟的港区沥青路面受力特性研究[D]. 祝海娟.大连海事大学 2017
[2]沥青稳定碎石设计方法与施工技术研究[D]. 张亮.河北工业大学 2014
[3]水镁石纤维混凝土的耐久性研究[D]. 李锋.长安大学 2012
[4]柔性基层沥青路面疲劳寿命分析[D]. 高智杰.重庆交通大学 2010
[5]连续配筋混凝土复合式路面沥青面层及粘结层研究[D]. 张作仁.重庆交通大学 2010
[6]大连集装箱港区道路交通网规划设计与研究[D]. 刘岩.南京理工大学 2010
[7]广西地区全厚式沥青路面材料与力学性能研究[D]. 张永德.重庆交通大学 2008
[8]港口对港口城市经济发展的影响研究[D]. 王涛.中国海洋大学 2008
[9]武汉市交通拥堵问题研究[D]. 李罗明.武汉理工大学 2005
本文编号：3572191
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
沥青混合料三种结构
湖北工业大学硕士学位论文16a)装样b)刮样图2.2动态剪切流变试验根据赵丽华、李峰等[43~44]的研究，掺用一定比例水镁石纤维(FB)和玄武岩纤维(BF)的沥青，在力学性能上有着很好的表现。因此本节就0%纤维、只掺水镁石纤维、水镁石纤维掺量：玄武岩纤维掺量=4:1、3:2、2:3、1:4、只掺玄武岩纤维，七种纤维配比的沥青试样进行动态剪切试验，其中纤维掺量均设为0.3%，粉胶比均设为0.8[45]。由现有的许多关于路面环境因素的相关研究发现，高温季节，沥青道路的路表可达到五六十摄氏度，因此在实验前我们将程序的起始温度设置为58℃，电脑会自动以每6摄氏度为一个区间不断升温，最终完成四组温度的测试。动态剪切试验结果见表2.7。表2.7动态剪切试验结果纤维类型温度(℃)相位角（δ/°）复数模量(G*/kPa)车辙因子(G*/sinδ/kPa)0%纤维5878.5610.3210.5326480.747.157.2457082.464.344.3817684.782.572.579FB5878.1611.6011.8546480.118.038.156
湖北工业大学硕士学位论文273.2.5网格划分网格划分是整个模拟过程中很关键的一环，合适的划分可以让结果更为精确，并且尽可能地在计算机的计算能力限制下得到结果。本文中的模拟是划分二维平面实体网格，在建立草图剖分部件的时候，先将路面各层结构划分开来，再将车辆轮胎的轮廓边界沿路面深度方向划分，这样就给整体结构有了初步的区域划分。在此基础之上，设置单元尺寸为0.05m进行模型布种，并自动划分。随后，为了减小计算量并保持分析结果准确性，再重新给轮胎作用范围外的两侧区域以及土基区域进行一定偏心率的边划分，使得越靠近轮胎荷载的单元划分越为细密，其他地方的单元尺寸则会相对大一些。在进行适当调整后，划分网格后的路面结构模型有近4500个节点单元，可以满足一定精度上的计算分析，其中，P1荷载等级下的网格划分如图3.1所示，P2荷载等级下的网格划分与其相似，只在荷载作用宽度上有所差异：图3.1P1等级下路面结构网格划分结果从P1等级下路面结构网格划分结果可以发现，轮胎荷载作用处的网格最小，也最接近方形，可以更为接近地体现轮胎荷载作用处路面结构的复杂力学响应。为尽量保证三种路面结构形式划分的一致，除各层层厚及P1与P2等级下轮胎作用宽度按实际计算输入，其他划分类型与方式均保持不变。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DSR沥青性能研究综述[J]. 杜鹏,乌兰,张国宏. 广州化工. 2018(16)
[2]基于Abaqus蠕变本构的重载路面车辙分析[J]. 宋海云. 结构工程师. 2018(03)
[3]连续变温沥青路面车辙变形数值模拟[J]. 张兰峰. 公路交通科技. 2018(02)
[4]基于蠕变模型的沥青混合料车辙有限元分析[J]. Barugahare Javilla,方昊,磨炼同. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2018(01)
[5]面层沥青混合料抗压回弹模量的取值[J]. 周雪艳,马骉,田宇翔,王小庆. 江苏大学学报(自然科学版). 2017(05)
[6]港区道路及堆场病害原因与措施研究[J]. 叶菲. 住宅与房地产. 2015(28)
[7]港区重型荷载作用下全厚式沥青铺面设计[J]. 徐刚,袁静波,唐乃膨. 中国港湾建设. 2014(10)
[8]全厚式沥青在重载作用下港区铺面中的应用[J]. 汪日灯,袁静波. 水运工程. 2014(06)
[9]全厚式高模量沥青混凝土路面结构设计及力学分析[J]. 李涛,刘宁,张涛. 公路. 2013(04)
[10]全厚式沥青面层车辙控制标准探讨[J]. 关宏信,张起森,徐暘,罗增杰. 土木工程学报. 2011(09)
博士论文
[1]柔性基层沥青路面性能观测预估研究[D]. 刘伟.长安大学 2015
[2]玄武岩纤维对沥青混合料性能影响机理的研究[D]. 赵丽华.大连理工大学 2013
硕士论文
[1]基于数值模拟的港区沥青路面受力特性研究[D]. 祝海娟.大连海事大学 2017
[2]沥青稳定碎石设计方法与施工技术研究[D]. 张亮.河北工业大学 2014
[3]水镁石纤维混凝土的耐久性研究[D]. 李锋.长安大学 2012
[4]柔性基层沥青路面疲劳寿命分析[D]. 高智杰.重庆交通大学 2010
[5]连续配筋混凝土复合式路面沥青面层及粘结层研究[D]. 张作仁.重庆交通大学 2010
[6]大连集装箱港区道路交通网规划设计与研究[D]. 刘岩.南京理工大学 2010
[7]广西地区全厚式沥青路面材料与力学性能研究[D]. 张永德.重庆交通大学 2008
[8]港口对港口城市经济发展的影响研究[D]. 王涛.中国海洋大学 2008
[9]武汉市交通拥堵问题研究[D]. 李罗明.武汉理工大学 2005
本文编号：3572191
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