长寿命沥青路面柔性基层设计开题报告

 2021-08-09 00:08:58

1. 研究目的与意义

我国幅员辽阔,地理气候及交通条件具有丰富的多样性,对于沥青路面使用特性的要求也千差万别,但目前高速公路路面结构形式存在着明显的单一性,绝大多数度采用了半刚性沥青基层路面。我国这种地理气候及这种交通条件的多样性与路面结构形式的单一性形成了强烈的反差,显然不合理。

半刚性基层沥青路面结构具有强度高,刚度大,初期投资小的优点,但在使用过程中也暴露了诸如反射裂缝多,裂缝引起的基层积水、唧泥、翻浆严重等问题。特别是半刚性基层容易产生结构性破坏,维修需从基层开始,养护时间长,维护费用高,对交通影响大。柔性基层长寿命沥青路面结构是采用级配碎石或沥青碎石作为柔性基层,并按长寿命路面理念进行设计的沥青路面,使用寿命4050年。使用期内一般不发生结构性破坏,只需每隔1015年对表面层进行功能性维修。该路面结构具有使用寿命长,早期病害少,养护方便,对交通影响小的特点。但是,较高的初期建设成本往往成为其推广应用的最大的障碍。

柔性基层沥青路面、半刚性基层沥青路面各有各自的优缺点,本文主要研究的是当柔性结构层处于沥青路面不同层位及强度时,分析沥青混凝土层、基层等结构层的受力状态,了解柔性基层沥青路面中的柔性结构层对其它结构层受力特点的影响,从而为柔性结构层设计合理的层位及选择适当的强度提供依据。

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2. 国内外研究现状分析

改革开放以来,随着经济不断地增长,人们奔小康步伐的不断加快,私家车的数量在日益增加。在提高人民生活水平的同时,给交通状况带来了更大的压力。若路面质量不好,那车辆经过的时候必然要减速,这样的话道路的通行率就会大大降低。同样,在给道路进行修补的时候就会给交通造成很大的影响。

在我国已经建成的高速公路中,大部分采用了半刚性基层沥青路面结构。然而,许多高速公路建成通车不久,路面就发生严重的破坏,和设计年限相差甚远。

长寿命沥青路面结构最早是由欧洲提出的,其在上世纪60年代就修筑了大量的长寿命路面结构,为长寿命路面的发展积累了丰富的经验和资料。欧洲的长寿命路面结构的面层采用热拌沥青混凝土(hma),基层多采用柔性基层,包括密级配沥青稳定基层(atb)、排水性沥青稳定基层(atpb)、大粒径沥青混合料(lsam或lsm)、富沥青疲劳层(fdac)和级配碎石等,个别国家也采用刚性基层,如贫混凝土基层。

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3. 研究的基本内容与计划

内容:本研究基于改善目前国内路面结构类型单一、使用寿命较短的目的,从各种类型的路面结构使用状况和破坏模式入手,借鉴国外设计的先进理念,并应用本课题长寿命路面设计指标和设计方法,提出适合我国现状的长寿命路面结构。

现在比较适合我国国情的是柔性基层沥青路面,因为柔性基层沥青路面不仅可以减少路面结构的水损害,还可以延长沥青路面结构的使用寿命。但是柔性结构处于沥青路面不同层位以及强度时,对于路面的影响是不一样的。所以我们主要研究的就是当柔性结构层处于沥青路面不同层位及强度时,分析沥青混凝土面层、沥青稳定碎石基层、粒料底基层以及路基的受力状态,了解柔性基层沥青路面中的柔性结构层对其它结构层受力特点的影响,从而为柔性结构层设计合理的层位及选择适当的强度提供依据。在研究的过程中学会运用bisar软件来计算弹性层状体系中的应力、应变和位移,用数据来进一步提供更有效的依据。

通过查阅文献资料可以知道,经验最丰富的是美国。查阅美国公路的个例,对其进行相应的研究,吸取更多的经验,结合我国的国情(气候条件、交通状况、地理条件等方面),设计出适合的长寿命沥青路面。国际上典型的柔性基层沥青路面:沥青混凝土面层 沥青碎石基层 粒料底基层 路基(含抗冻层等)。我国柔性基层沥青路面一般的结构是:沥青混凝土面层 沥青稳定碎石基层 粒料底基层 路基。我国对于长寿命沥青路面的研究还处于不成熟的阶段,但是柔性基层沥青路面的那么多优点奠定了其成为发展趋势的基础。

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4. 研究创新点

长寿命路面应根据路面受力特性,对各结构层分层设计。表面层为车辆提供良好的行驶界面,设计时采用高性能沥青混凝土,应具有足够的抗车辙性能、抗表面开裂性能、抗滑性能、缓解水雾的影响并能减小噪声,可以选择骨架型密实结构的沥青混合料。基层采用的是不同于一般的柔性基层,底基层还是用原来一般的半刚性材料。

本研究结合了国外的先进理念,将长寿命作为重心,从而将目光转向了柔性基层。主要将基层的设计作为重点,基层材料的选择、放置的位置以及其自身的强度不同,对路面的影响也不同,所以要进行多次试验,设计出更适合我国国情的长寿命沥青路面。

我们突出的就是长寿命,虽然柔性基层沥青路面的初期投资大,但是其使用年限长,保养维护费用比半刚性基层沥青路面低,所以站在长远的角度看,柔性基层沥青路面是更加经济、环保的。国外对于长寿命沥青路面研究经验比较丰富,可以充分吸取国外的经验,并且结合自己的实际来设计。
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