發(fā)布時(shí)間：2020-11-15 03:21

　　 隨著我國(guó)交通運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,我國(guó)已形成一套完善的瀝青路面設(shè)計(jì)理論體系與方法。但為了追求規(guī)范的適用性,對(duì)許多設(shè)計(jì)參數(shù)如輪載以及路面結(jié)構(gòu)當(dāng)量溫度都進(jìn)行了統(tǒng)一與簡(jiǎn)化。其中將輪載簡(jiǎn)化為圓形豎向均布荷載,忽略了輪載在不同路段上的變化,并且忽略了輪胎-路面間接觸應(yīng)力不均勻分布帶來的影響。另一方面,對(duì)不同地區(qū)的路面結(jié)構(gòu)當(dāng)量溫度進(jìn)行了統(tǒng)一取值,忽略了不同路面結(jié)構(gòu)形式下的路面溫度場(chǎng)出現(xiàn)差異的可能性�；�于這兩個(gè)角度,本文從實(shí)際出發(fā),借助數(shù)值模擬軟件對(duì)輪載以及溫度場(chǎng)的差異性在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中產(chǎn)生的影響展開研究,為路面結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)提供有效的理論與指導(dǎo)依據(jù)。利用卡車仿真軟件,建立了二級(jí)公路與常見雙軸卡車的數(shù)值模型,對(duì)卡車在彎道、縱坡以及制動(dòng)狀態(tài)下的輪載變化規(guī)律展開分析。探討了輪載大小與道路線形參數(shù)和卡車動(dòng)力因素之間的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)相同軸載的卡車在特殊路段上輪載會(huì)明顯增大。在獲得不同路段的特殊輪載組合后,建立了三維有限元路面結(jié)構(gòu)模型,對(duì)輪載均勻以及非均勻分布下的路面響應(yīng)以及結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測(cè)進(jìn)行對(duì)比,以討論圣維南原理在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的有效性。經(jīng)計(jì)算,發(fā)現(xiàn)輪載應(yīng)力的分布方式對(duì)瀝青混合料層部分的力學(xué)響應(yīng)與結(jié)構(gòu)壽命影響較大,而對(duì)無機(jī)結(jié)合料基層底部與土基頂部的力學(xué)計(jì)算幾乎不存在影響。根據(jù)珠江黃埔大橋路面結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)溫度場(chǎng)數(shù)據(jù),利用有限元路面溫度場(chǎng)計(jì)算模型對(duì)該項(xiàng)目中所采用的一種大孔隙排水磨耗層(UHPP)的傳熱系數(shù)進(jìn)行了反算,然后對(duì)鋪設(shè)該類型具有阻熱效應(yīng)的磨耗層與鋪設(shè)普通密集配磨耗層下的路面結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果證明加鋪該類型磨耗層可改善路面結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)。然后,建立三維路面結(jié)構(gòu)車轍計(jì)算模型,根據(jù)實(shí)際道路線形對(duì)珠江黃埔大橋進(jìn)行不同路段上的輪載大小劃分,導(dǎo)入不同路面結(jié)構(gòu)形式下的溫度場(chǎng),對(duì)瀝青路面在不同路段與不同路面結(jié)構(gòu)形式下的車轍進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果發(fā)現(xiàn),不同路段下的路面結(jié)構(gòu)車轍存在較大區(qū)別,且改善路面結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)的方法可有效減少路面結(jié)構(gòu)車轍深度。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U461;U416.2
【部分圖文】：

也就是說路面病害程度可能與道路線形相關(guān)，一些特殊路段上的路面結(jié)構(gòu)更容易遭遇路面病害。圖1-1 為廣州市天河區(qū)一處急轉(zhuǎn)彎位置。該路段中，與彎道相接的兩處直線段路面狀況良好，無明顯病害，而在彎道部位，卻出現(xiàn)明顯坑槽。據(jù)筆者觀察，車輛若以較高速度經(jīng)過此彎道時(shí)，會(huì)在離心力的影響下產(chǎn)生車身的重心偏移，使得靠近彎道外側(cè)的輪胎會(huì)更明顯的施壓于路面。同時(shí)，圖 1-2 所示為廣州市天河區(qū)某交叉路口處出現(xiàn)的一處較為明顯的路面裂縫，而除該路口以外，此路段上其他部分都沒有其他明顯裂縫出現(xiàn)。據(jù)觀察，該路口處為車輛交匯處，并常有行人及非機(jī)動(dòng)車經(jīng)過，因此此處為機(jī)動(dòng)車輛頻繁制動(dòng)路

于一般的平面直線路段，因此特殊路段的路面施工可能存在壓實(shí)度題或是排水性能較差的問題；（2）不同路段上的路面所承受的輪載面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)差異。道路是由復(fù)雜的空間幾何線形組成的，駕駛據(jù)路況進(jìn)行諸如加速、剎車、換擋、轉(zhuǎn)彎等一系列操作。在重力、和剎車制動(dòng)力的綜合作用下，車輛輪載與輪胎接地應(yīng)力分布將發(fā)生這又勢(shì)必導(dǎo)致了路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)的變化。因此，對(duì)于某些特殊路積的路面力學(xué)響應(yīng)可能會(huì)與其他一般路面產(chǎn)生差異。圖 1-1 彎道處病害

因此，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)瀝青路面溫度場(chǎng)的分布特性和變化規(guī)律，對(duì)于構(gòu)的設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。在現(xiàn)有規(guī)范的路面結(jié)構(gòu)驗(yàn)算方法中，根據(jù)氣確定基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)溫度調(diào)整系數(shù)和等效溫度，然后對(duì)路面進(jìn)行結(jié)構(gòu)層厚度及模量得到溫度調(diào)整系數(shù)與等效溫度。在這種方法中，未能考慮不同路面層形式（水磨耗層）對(duì)路面結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)的影響。圖 1-3 與圖 1-4 為廣州市珠江黃埔大保型超高性能路（橋）面結(jié)構(gòu)加固延壽技術(shù)”中路面結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)在鋪設(shè)普通層與鋪設(shè)大孔隙瀝青磨耗層（UHPP）前后的變化（圖片取自項(xiàng)目報(bào)告）�？梢越Y(jié)構(gòu)各層的溫度均隨著環(huán)境溫度的變化呈現(xiàn)規(guī)律性的變化。其中鋪設(shè) UHPP段的路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度變化趨勢(shì)相對(duì)其他一般密級(jí)配路面結(jié)構(gòu)要緩，最高溫般密級(jí)配路面結(jié)構(gòu)。因此可以認(rèn)為，不同的路面層形式對(duì)路面結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)可。但由于在該項(xiàng)目中未對(duì)各試驗(yàn)路段設(shè)立功能完善的氣象站對(duì)日照條件以及條件進(jìn)行監(jiān)控，因此難以對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行直接比對(duì)，無法進(jìn)一步對(duì)路面結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)的影響進(jìn)行分析。
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