基于动水压力下沥青集料界面理论的排水沥青路面耐久性研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:eyx001
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
雨水入渗后车辆荷载作用下路面结构内将产生动水压力,反复冲刷引起沥青混合料粘结性能退化,出现早期水损害。本文通过饱和沥青路面有限元宏观模拟、沥青集料界面室内试验和多孔沥青混凝土细观力学行为模拟,将多尺度模拟与室内试验相结合,基于动水压力和沥青集料界面理论开展了排水沥青路面耐久性相关研究。
  首先,基于多孔介质理论,利用 COMSOL Multiphysics?软件建立了动态荷载下流固耦合三维有限元模型,比较分析了不同沥青路面结构内孔隙水压力大小和分布,排水层厚度、不同参数交互作用对结构内孔隙水压力的影响。研究发现,排水层数增加,孔隙水压力减小,密级配沥青路面正向孔隙水压力峰值约为负向的3倍,而排水沥青路面正向孔隙水压力峰值约为负向的1~2倍。由全面模拟结果所得,单层排水沥青路面孔隙水压力的各参数敏感性由大到小依次为渗透系数,轮载峰值,车速。
  其次,分析了不同渗流阶段孔隙水压力变化,探究了拱形垂直移动荷载下排水沥青路面结构内孔隙水压力空间分布、车速和轮载影响以及动力响应。研究结果表明,随着渗流发展,孔隙水压力幅值小幅减小。路面结构内孔隙水压力集中在轮迹附近,正负孔隙水压力交替出现符合车辆荷载的移动特性,车速和轮载与结构内孔隙水压力线性相关。沥青混合料各向渗透性能和应力分布,共同影响各向的压力梯度和渗流流速,路面纵向上孔隙水压力影响更甚,路面结构内三向应力应变,较为复杂,但应力分布符合车辆移动特性。
  再次,通过高速剪切仪制备了不同粘度 SBS 改性沥青,由沥青集料界面粘结强度试验,探究了沥青集料粘附性能与沥青粘度相关性关系。试验结果表明,当SBS掺量高于6%时,沥青粘度显著增加。沥青粘度越高,沥青集料界面破坏形式转变临界温度越大,可选用 30℃沥青粘度作为试验最佳温度。沥青粘度与沥青集料粘结强度有很高的逆指数关系。
  最后,基于内聚力模型与ABAQUS软件,通过CT技术、数字图像处理及Matlab编程,建立真实细观结构二维模型,开展了沥青混凝土细观力学行为研究。研究结果表明,多孔沥青混凝土开裂路径,沿着空隙大的薄弱处,其损伤开裂演化主要包括损伤、起裂、微裂纹扩展和完全开裂四个阶段。动水冲刷导致的沥青集料粘结强度降低,通过不同沥青集料界面材料参数定义,可评价动水损伤下多孔沥青混凝土潜在的抗裂性能。
  本文从排水沥青路面早期水损害成因入手,通过宏观上沥青路面结构内动水压力模拟明晰动水损害作用机理,通过室内试验,建立了沥青集料粘度与强度的相关关系,定量评价不同粘度沥青粘结性能,结合细观尺度力学分析沥青集料界面破坏与粘结强度关系,对于提高多孔沥青混合料强度和排水沥青路面耐久性有重要价值。
其他文献
为适应我国城市轨道快速发展时期运营管理模式创新、可持续发展能力增强的需要,关注新线接入对城市轨道交通系统带来的影响和冲击,把握新线对既有轨道线路客流特征与运行组织的影响规律,构建及时有效的既有轨道线路运能匹配性评价系统,有助于掌握轨道运营管理的需求点,为城市轨道交通列车运行组织方案的调整提供参考依据。  论文以列车编组、列车交路以及停站方案作为列车运行组织方式的研究对象,分析运行组织方式特点及影响
本研究使用数据包络分析(DEA)评估了在加德满都谷地内运营的 Sajha Yatayat 的所有路线的运营性能。从生产效率和有效性的角度评估了其运营效益。该方法能够在没有历史数据和研究比较的情况下获取公交系统的相对性能。研究采用相同的输入但不同的输出变量来匹配数据的可用性和兼容性,以分别测量效率和有效性。输入变量包括:每次往返的平均旅行时间(小时)、每天平均的运营商数量、每天的平均巴士数量、停靠点
学位
桥梁无缝伸缩缝因具有桥面平整、行车舒适等优点而在国内外广泛应用。夏季高温车辙与冬季低温开裂是无缝伸缩缝装置最常见的病害,如何兼顾伸缩缝材料的高、低温性能是本文研究的难点。本文通过采用SBR、SBS、胶粉改性剂对环氧沥青改性,制备出兼顾高、低温性能的环氧沥青无缝伸缩缝混合料。  建立不同模量参数下无缝伸缩缝的有限元模型,研究荷载、温度因素对环氧沥青无缝伸缩缝应力应变的影响,得出荷载、温度因素下环氧沥
学位
优先发展公交,提倡公交出行是城市解决交通拥堵的有效手段,各大城市都在加大对公交的投入和支持力度,积极探索和实施公交优先的政策和技术措施。挖掘用户出行特征,掌握乘客出行规律,能够给公交企业、政府部门制定吸引客流措施提供可靠依据。公交系统原始出行数据复杂,蕴含丰富的用户出行特征。在揭示乘客出行规律的实际工作中,没有完整的应用体系用以深入挖掘多源数据并全方位地描述公交用户,对公交用户的刻画精度往往不高、
学位
交通震荡(又称“时停时走”交通现象)是微观交通个体行为的群体表现,即车辆减速-加速过程中运动波向上游传播的现象,常伴随快速路的交通拥堵现象出现。深入研究交通震荡演化机理对于揭示快速路交通拥堵传播机理、制定拥堵疏导和控制策略等方面具有重要的指导意义。由于缺少微观数据支持,目前关于交通震荡演化与车辆微观跟驰行为特性的内在关系尚未厘清。本文以视频图像识别技术提取的高精度车辆行驶轨迹数据为基础,对交通震荡
学位
目前道路BIM领域现有的BIM设计软件如Openroads,Civil3D,Revit等均已经实现了设计阶段的 BIM 化,但不支持后期管理和养护等阶段数据的集成,项目全寿命周期的信息化管理仍然在探索中。  为实现道路后期运营、管理和养护等阶段的数据和资料支持,本文进行了沥青路面功能综合评价研究。本文阐述了采用高速公路的路面评价方法和检测数据进行研究的合理性,研究了排水性沥青路面的特性,分析了苏沪
学位
对于柔性基层沥青路面,路基的力学特性对路面上部结构的使用寿命与路用性能有明显影响。由于路基土的力学性质主要依赖土粒矿物之间的相互作用,因此通过掺加外加剂等手段加强土体颗粒之间的粘结力可以提升土体强度与刚度,在工程中有较强的应用前景。路液公司生产的路液土壤固化剂,是一种以高分子共聚物为粘结剂、并掺加无机填料的复合固化剂,具有一定的抗压、抗渗性能,可有效处理各种路基土。本文通过开展固化剂稳定黏土的微观
学位
交通需求预测是交通基础设施投资规划和运营决策的关键。对新建高速公路来说,远景交通量预测是工程可行性研究和建成后评价的重要内容,不仅决定了高速公路的工程规模、技术等级等建设标准,也为项目通车后的收费管理提供了依据。因此,科学合理的预测新建高速公路远景交通量显得至关重要。然而,随着国内高速公路相继建成通车,高速公路实际交通量与工程可行性研究报告中的预测结果普遍表现出不同程度的差异,不仅降低了项目的投资
学位
近年来机动车数量的飞速增加,在给居民带来方便的同时也带来了交通拥堵和停车难等问题。停车换乘作为一种组合交通方式,在解决这些问题方面发挥了较大作用。中国的轨道交通建设也不断完善,缓解了城市道路的交通问题,为研究停车换乘系统发展提供了有力的条件。  本文首先介绍了关于停车换乘的国内外发展历史以及现状情况,总结了多个国家在停车换乘发展历史中遇到的经验和教训,并结合我国当前交通发展的情况,分析论证了停车换
城市道路状态感知与预测是实现城市交通智能化的核心关键之一。对于管理部门,需要对城市道路的交通状态进行实时监控预测,提高城市道路资源的利用率,同时对突发交通状态进行快速辨别和快速应对;而对于出行者,提前获取道路的交通状态信息对于出行者路径选择、缩短出行时间、避免交通拥堵有着很大的帮助。但受限于数据质量及采样率,现有对于城市道路交通状态的感知集中在中观的路网层面,缺少从微观层面对路段交通状态进行精细化