沥青路面层间剪切疲劳性能研究

摘要

层间结合优劣是影响沥青路面使用寿命的重要因素之一，特别是在沥青路面大纵坡路段、小半径路段及加速制动区域等处，路面结构层将会产生水平荷载，当荷载重复作用超过一定次数以后，路面结构内产生的剪应力就会超过强度下降后的抗剪强度，使沥青路面出现疲劳破坏。近年来，因新型的双层摊铺技术具有明显改善层间粘结性能等优势而在我国兴起，但相关研究主要集中在对国外技术方法的借鉴消化及其对路面力学相应的影响，并未研究该种摊铺方式的疲劳性能。基于此，本文就目前现存的两种路面摊铺方式进行了层间剪切疲劳性能的研究，以此分析两种摊铺方式下的疲劳性能。
　　首先，本文对江西昌九高速以及国道318落凼至分水段进行了沥青路面病害调查，在此基础上分析了路面可见病害的损害程度与层间损坏程度的关系。结果表明:两者间没有直接的联系，在路表出现严重病害时层间只是出现裂缝，而路表出现单一裂缝时，层间界面却已断裂;行车道病害处芯样与同桩号路肩处的芯样相比可以看出，路面病害与车轮荷载反复作用产生的疲劳破坏相关;车辙与裂缝的出现几乎都伴随着层间界面的滑移，甚至断裂。
　　其次，利用45°斜剪试验，就两种摊铺方式下成型的试件进行了层间抗剪强度及层间剪切疲劳试验，对其剪切疲劳性能进行了研究。结果表明，沥青混合料剪切疲劳试验数据体现了良好的三阶段变形趋势，能清楚的解释路面层间的永久变形;分析了疲劳寿命、层间抗剪模量及剪切变形率三个指标，认为疲劳寿命仅从数值上就可以直观清楚的知道疲劳性能的差异，并不能反应疲劳性能与材料性能的关联性;层间抗剪模量随荷载作用的变化存在三个阶段变化趋势，但是荷载作用后期拐点的出现与否存在许多不可控因素，并不是所有的沥青混合料试件都会出现明显的拐点，因此，以层间抗剪模量值表征层间剪切疲劳性能仍需大量的试验进行进一步验证;稳定阶段的层间剪切变形(ND1)随荷载作用次数的增加基本上层线形增加，计算得到的ND1是个较为稳定的参数，可以用来表征不同层间状况下的剪切疲劳性能。
　　最后，利用Bisar3.0软件确定了描述层间粘结状态的ALK的范围，并通过室内试验进行验证，认为ALK介于0～2之间，为层间界面处于较好的粘结状态;上面层与中面层层间粘结的缺失对沥青层底产生的压应力，不会产生自下而上的疲劳裂缝;并且弯沉控制模式下的疲劳寿命比以层间剪应力控制模式下的疲劳寿命多了50倍左右。因此，进行沥青路面设计不考虑层间剪应力的影响是很不安全的。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究目的与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 双层摊铺路面层间性能

1．2．2 分层摊铺路面层间性能

1．3 国内研究现状评述

1．4 研究内容与技术路线

1．4．1 本文主要研究内容

1．4．2 技术路线

第二章 沥青路面层间病害调查与分析

2．1 昌九高速沥青路面病害调查

2．1．1 路面概况

2．1．2 交通量分析

2．1．3 气候特点

2．1．4 病害调查

2．2 国道318落凼至分水段调研

2．2．1 路面概况

2．2．2 气象资料

2．2．3 病害调查

2．3 本章小结

第三章 层间剪切疲劳试验

3．1 概述

3．2 层间抗剪强度的组成

3．2．1 层间界面的粘结力

3．2．2 混合料中沥青粘附作用

3．2．3 混合料级配组成

3．3 试验方案设计

3．3．1 原材料性质

3．3．2 配合比设计

3．3．3 试验方法的选择

3．3．4 试验参数的确定

3．3．5 试件成型

3．4 层间剪切疲劳试验

3．4．1 层间抗剪强度试验

3．4．2 层间剪切疲劳试验

3．5 本章小结

第四章 层间剪切疲劳性能分析

4．1 层间抗剪强度结果与分析

4．2 层间剪切疲劳试验结果与分析

4．2．1 剪切疲劳曲线分析

4．2．2 层间剪切疲劳评价指标分析

4．2．3 层间剪切疲劳方程的建立

4．3 层间剪切疲劳破坏机理

4．4 本章小结

第五章 层间接触状态对路面整体寿命的影响

5．1 路面结构与参数

5．2 层间接触条件

5．2．1 理论法确定ALK范围

5．2．2 试验法确定ALK范围

5．3 不同层间接触状态对路面结构疲劳寿命的影响分析

5．3．1 路面结构设计指标概述

5．3．2 不同层间接触状态对路面结构疲劳寿命的影响分析

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 问题与展望

致谢

参考文献

在校期间发表的论文及参与的科研项目