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沥青路面冷再生及其路面结构力学分析研究

作　者: 王维
导　师: 刘山洪；杨锡武
学　校: 重庆交通大学
专　业: 结构工程
关键词: 施工工艺质量控制路用指标路面结构有限元剪应力位移
分类号: U416.217
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 120次
引　用: 3次
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内容摘要

我国每年有大量的旧沥青路面需要大修改建,传统施工方法是将旧路面挖除重新修建路面,这将会产生大量的废弃料,不仅占用大量的土地、造成周边环境的污染,也是一种极大的资源浪费。采用冷再生技术,使旧沥青路面的材料得到重新利用,是一项符合可持续发展规律的有效措施。本文在国内外已有研究成果的基础上,归纳了沥青老化和再生原理,分析了水泥、二灰、沥青(乳化沥青和泡沫沥青)为添加剂的冷再生混合料性能,对乳化沥青和泡沫沥青性能进行了比较,总结了不同添加剂的施工工艺,同时对不同添加剂的冷再生施工质量控制要点也进行了梳理。本文通过有限元模拟冷再生路面结构,对其进行了力学分析,建立了路面现场冷再生刨铣深度、模量和各结构层位移、剪应力、层底拉应力等力学指标之间的关系,分析了其力学变化规律,确定了冷再生层的最佳刨铣深度、弹性模量,根据不同添加剂的冷再生技术性能,确定了不同添加剂的冷再生适用范围。此外,本文还结合实体工程对旧沥青路面冷再生技术进行了经济技术比较,结果表明,现场冷再生技术满足相应的路用性能要求,是一种非常适宜的道路大修改建方式,尤其适用于县乡道路改建工程。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章概述  8-14
  1.1 问题的提出  8-9
  1.2 冷再生技术简介  9-10
  1.3 国内外研究现状  10-12
    1.3.1 国外研究现状  10-11
    1.3.2 国内研究现状  11-12
  1.4 研究的目的和技术路线  12-13
    1.4.1 研究的目的  12
    1.4.2 技术路线  12-13
  1.5 研究的主要内容  13-14
第二章冷再生混合料性能研究  14-22
  2.1 沥青老化和再生理论  14-15
    2.1.1 沥青老化原理  14-15
    2.1.2 沥青再生原理  15
  2.2 添加剂性能研究  15-19
    2.2.1 添加剂的选择  15-17
    2.2.2 冷再生混合料中水泥的作用  17
    2.2.3 二灰碎石冷再生混合料强度理论  17-18
    2.2.4 沥青冷再生混合料分裂机理  18-19
  2.3 影响冷再生混合料效果的因素  19-21
  2.4 本章小结  21-22
第三章冷再生混合料实验研究  22-42
  3.1 水泥冷再生混合料实验研究  22-26
    3.1.1 最大干密度和最佳含水量确定  22-23
    3.1.2 水泥冷再生混合料室内试验  23-26
  3.2 二灰冷再生混合料实验研究  26-33
    3.2.1 最佳含水量和最大干密度的确定  26
    3.2.2 无侧限抗压强度试验  26-27
    3.2.3 冷再生混合料收缩特性研究  27-33
  3.3 乳化沥青冷再生混合料的实验研究  33-38
    3.3.1 马歇尔稳定度试验  34-36
    3.3.2 劈裂试验  36-38
  3.4 泡沫沥青冷再生混合料的研究  38-40
    3.4.1 材料特性  38-39
    3.4.2 混合料的性能  39-40
  3.5 乳化沥青冷再生和泡沫沥青冷再生性能对比  40-41
  3.6 本章小结  41-42
第四章冷再生路面结构力学分析  42-86
  4.1 有限元法相关知识  42-49
    4.1.1 四边形四节点等参单元  42-43
    4.1.2 材料本构模型及强度特性  43-44
    4.1.3 相关的材料本构关系  44-48
    4.1.4 流动法则  48
    4.1.5 硬化规律  48-49
  4.2 冷再生路面结构设计  49-50
    4.2.1 设计原理  49
    4.2.2 冷再生结构组合设计  49-50
    4.2.3 冷再生路面结构形式  50
  4.3 路面结构模型建立  50-52
    4.3.1 基本假设  50-51
    4.3.2 位移边界条件  51
    4.3.3 行车荷载的接地模式  51-52
  4.4 基于有限元的路面结构层力学分析  52-85
    4.4.1 路面结构层基本参数  52
    4.4.2 有限元模型  52-54
    4.4.3 厚度变化时各结构层力学分析  54-80
    4.4.4 模量变化时各结构层力学分析  80-84
    4.4.5 底基层和冷再生层模量变化时各结构层力学分析  84-85
  4.5 本章小结  85-86
第五章冷再生施工工艺研究  86-95
  5.1 不同添加剂的现场冷再生施工工艺  86-89
    5.1.1 水泥现场冷再生工艺  86
    5.1.2 二灰现场冷再生工艺  86-87
    5.1.3 乳化沥青现场冷再生工艺  87
    5.1.4 泡沫沥青现场冷再生工艺  87-88
    5.1.5 三种冷再生方案优劣性比较  88-89
  5.2 加水先后次序不同的冷再生工艺比较  89-91
  5.3 现场冷再生施工优点  91-92
  5.4 现场冷再生适用条件  92-93
  5.5 机械选型  93-94
  5.6 本章小结  94-95
第六章冷再生实践应用  95-102
  6.1 冷再生实践应用  95-97
    6.1.1 旧路调查  95
    6.1.2 试验段简介  95-97
    6.1.3 后期观测  97
  6.2 经济效益  97-100
    6.2.1 主要项目工程造价比较  97-99
    6.2.2 工期比较  99
    6.2.3 设备投资效益回收期  99-100
  6.3 社会效益  100-101
  6.4 本章小结  101-102
第七章结论  102-104
  7.1 主要结论  102
  7.2 需进一步研究内容  102-104
致谢  104-105
参考文献  105-107
在学期间发表的论著及取得的科研成果  107

沥青路面冷再生及其路面结构力学分析研究

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