论文总字数：21512字

摘 要

车辙是沥青路面最常见的病害之一。对于重载交通路面，由于车辆交通的渠化、车辆制动和启动频繁等原因，车辙等损坏现象非常突出，极大的影响了行车安全性。考虑到SMA路面和添加抗车辙剂等手段的沥青改性方法不能解决十字路口、公交车站、BRT专用道、长纵坡等特殊路段的车辙顽疾。而半柔性复合路面因其承载能力强，抗车辙性能极好，刚柔并济等特点已经成为解决特殊路段的有效方案。然而由于其结构组合设计缺失、材料强度发展慢、施工技术设备不成熟等问题在国内没有大范围的使用。

半柔性路面材料是一种在高连通空隙基体沥青混合料（空隙率在20%~35%）中灌入特殊性能的水泥基灌浆材料复合组成的路面材料，本文首先从半柔性路面的设计与性能入手，介绍了大空隙沥青混合料的级配设计和性能要求以及水泥基灌浆材料的设计与性能。定性分析了半柔性路面的马歇尔稳定度、抗压强度及模量、动态模量、抗车辙等一系列性能指标，根据适用情况选择合适的本构模型与材料的模量参数。并基于ANSYS有限元分析软件进行半柔性路面模型的建立。

在三维模型的建立以后，对模型进行标准的单轴双圆加载。选取合适的ANSYS数据后处理方法，通过弯沉、弯拉应力两个指标对比分析出半柔性的沥青混合料位于不同结构层的沥青路面与普通沥青路面的力学响应，从而为半柔性路面的结构组合设计提供依据。

关键字：车辙，半柔性复合路面，有限元，结构组合

Semi-flexible material and Pavement Structure

Combination Design

Abstract

Asphalt pavement rutting is one of the most common diseases. For heavy traffic roads, vehicular traffic due to the drainage of the vehicle braking and frequent starting and other reasons, ruts and other damage phenomenon is very prominent, a great impact on traffic safety. Taking into account the SMA pavement and adding means like anti-rutting modified asphalt method does not resolve the crossroads, bus station, BRT lanes, long and other special sections Longitudinal rut ills. The semi-flexible pavement because of its strong composite load carrying capacity, excellent rutting resistance, firmness and flexibility characteristics have become effective programs to address the special sections. However, due to its lack of structural composite design, material strength slow development, construction technology and equipment in the domestic issues such as immature no large-scale use.

Semi-flexible pavement material is a material gap in the high connectivity matrix asphalt (porosity of 20% to 35%) are poured into the special properties of cement-based grouting material consisting of a composite. First, from the text of semi-flexible pavement design and performance of this paper introduces the design and performance of large voids of asphalt mixture gradation design and performance requirements as well as cement-based grouting material. Qualitative analysis of the semi-flexible pavement Marshall stability, compressive strength and modulus, dynamic modulus, and a series of anti-rutting performance indicators, choose a suitable modulus constitutive model parameters and materials as applicable. And based on ANSYS finite element analysis software to establish a semi-flexible pavement models.

After the establishment of three-dimensional model, the model standard uniaxial loading double circle. ANSYS after selecting the appropriate data processing method by comparing two indicators deflection, bending tensile stress analysis of the semi-flexible asphalt mixture of asphalt pavement in different layers of the structure and the mechanical response of ordinary asphalt pavement, which is semi-flexible pavement structure modular design to provide evidence.

Key words: Rut；Semi-flexible pavement materials；Finite Element；Structural Combination

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 半柔性路面的简介 1

1.2 国内外的研究现状 2

1.2.1国外的研究现状 2

1.2.2 国内的研究现状 3

1.3 本文研究的主要内容 4

第二章 半柔性路面的设计与性能 4

2.1 大空隙沥青混合料 4

2.2 水泥基灌浆材料 5

2.3 高性能灌注式半柔性路面材料强度形成 5

第三章 路面有限元模型的构建 7

3.1 有限单元法 7

3.1.1 有限单元法的介绍 7

3.2 ANSYS有限元分析软件 7

3.2.1 ANSYS软件介绍 7

3.2.2 选用ANSYS软件分析的原因 8

3.3半柔性路面设计理论和方法 8

3.4 模型材料参数的选择 9

3.5 路面结构的设定 9

3.6 物理模型的建立 10

3.6.1 简化的1/4模型 10

3.6.2 坐标系建立与网格划分 11

3.6.3 荷载的加载 12

3.6.4 约束条件的设定 12

第四章 路面结构的力学响应 13

4.1 弯沉指标 13

4.1.1 路表最大回弹弯沉点的确定 13

4.1.2 竖向弯沉的比较 14

4.1.3 本节总结 15

4.2 弯拉应力 16

4.2.1 弯拉应力计算理论与方法的确定 16

4.2.2 全厚式半柔性路面弯拉应力分析 17

4.2.3 半柔性材料不同层位的弯拉应力分析 18

第五章 总结与展望 20

5.1 论文总结 20

5.2 论文展望 21

参考文献 21

第一章 绪论

1.1 半柔性路面的简介

车辙是沥青路面最常见的病害之一。对于重载交通路面，由于车辆交通的渠化、车辆制动和启动频繁等原因，车辙等损坏现象非常突出，极大的影响了行车安全性。有关统计资料表明，在沥青路面维修养护原因中，车辙的比率约占到80%。可以说道路车辙问题已经成为广大道路维修管理工作者面临的重大难题之一，采用传统的沥青改性、纤维增强、抗车辙剂、SMA等技术都无法很好的解决车辙问题。很多路面铺筑不到1年就出现了大量的车辙现象，浪费大量资源。因此，提高沥青路面的抗车辙能力成为现阶段研究的热点与重点问题。

现阶段车辙的解决方法大体分为两类，第一种为沥青的改性方法，主要可以分为SMA路面（SBS改性沥青 纤维）、高模量的沥青路面、掺入抗车辙剂。这种沥青的改性方法抗车辙的性能较好，但却只能解决普通路段的车辙性能。对于一些十字路口、公交车站、BRT专用道、长纵坡等特殊路段的车辙顽疾并不能有个很好的解决措施。因此，第二种解决方法，即在多孔沥青混合料中掺入水泥等其他一系列刚性材料所组合形成的半柔性复合路面，因其承载能力强、刚柔并济，在特殊路段均能有很好的抗车辙能力而受到更多的重视与研究。

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