论文部分内容阅读
半刚性基层沥青路面在使用中容易出现反射裂缝病害,在高海拔山区尤为明显。本文以高海拔山区气候为背景,通过有限元软件对半刚性基层沥青路面温度场、应力场及应力强度因子进行了详细的分析,并提出了相应的抗裂措施;同时,针对半刚性基层的开裂特点,结合有限元分析提出的半刚性基层抗裂措施,通过室内试验探讨了级配粗、细集料含量和水泥含量对干缩系数和温缩系数的影响,优化了半刚性基层材料组成,得出了适用于高海拔山区半刚性基层沥青路面的水泥稳定碎石基层级配和水泥掺量。（1）首先,以马尔康为代表,根据马尔康历史气候资料,建立高海拔山区半刚性基层沥青路面温度场和温度应力模型,分析路面结构层温度场及温度应力状况,并对温度应力影响因素进行量化分析和显著性分析。结果表明,高海拔山区太阳辐射和大气温度影响的路面深度范围为0cm71cm;半刚性基层和沥青面层是受太阳辐射和大气温度影响的主要结构层。冬季沥青路表的最大温度拉应力达到2.56MPa,基层层顶的最大温度拉应力为0.34MPa,应力接近抗拉强度,基层、面层均有温缩开裂的风险;基层膨胀系数对基层温度应力影响显著,减小基层膨胀系数能降低基层温度应力。（2）其次,计算温度型和荷载型反射裂缝应力强度因子,并且采用正交试验方法分析应力强度因子的主次因素。结果表明,随着反射裂缝深度的增加,温度型和荷载型裂缝应力强度因子KI均明显增大;随着路面温度升高,荷载型反射裂缝KI峰值逐渐降低,KII峰值逐渐增加,II型裂缝对反射裂缝的拓展贡献比例快速提高;温度型反射裂缝应力强度因子KI的首要影响因素是面层膨胀系数,其次是面层模量,再次是基层膨胀系数,但三者的极差值差距不大。（3）最后,基于有限元提出的膨胀系数是温度应力和温度型反射裂缝应力强度因子主要影响因素的结论,针对水泥稳定碎石基层,研究级配粗、细集料含量和水泥含量对水泥稳定碎石材料干缩系数和温缩系数的影响。结果表明,水泥稳定碎石基层级配的4.75mm通过率为30%35%,0.075mm通过率为1%3%时,基层具有较低的收缩系数;4%水泥剂量是水泥稳定碎石材料的合理掺量。水泥稳定碎石基层优化验证计算结果显示,优化后的水泥稳定碎石基层温度拉应力为0.217MPa,比优化前降低36.9%。不同反射裂缝深度下的温度型应力强度因子KI峰值均较优化前降低,且反射裂缝深度为0cm时（即只有基层裂缝）,KI峰值降低程度最大,达到27.0%。