铁大 读书报告.doc

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1、石家庄铁道大学毕业设计读书报告院 系：专 业：班 级：姓 名：学 号：指导老师： 军沥青路面简史在矿质材料中掺入路用沥青材料铺筑的各种类型的路面。沥青结合料提高了铺路用粒料抵抗行车和自然因素对路面损害的能力，使路面平整少尘、不透水、经久耐用。因此，沥青路面是道路建设中一种被最广泛采用的高级路面（包括次高级路面）。 据考古资料，印加帝国在15世纪已采用天然沥青修筑沥青碎石路。英国在18321838年之间，用煤沥青在格洛斯特郡修筑了第一段煤沥青碎石路；法国于1858年在巴黎用天然岩沥青修筑了第一条地沥青碎石路；到20世纪，使用量最大的铺路材料为石油沥青。中国上海在20世纪20年代开始铺设沥青路面。

2、1949年以后随着中国自产路用沥青材料工业的发展，沥青路面已广泛应用于城市道路和公路干线，成为目前中国铺筑面积最多的一种高级路面。第一篇 沥青路面结构及类型一、 沥青路面结构组成1. 沥青路面结构层可由面层、基层、底基层、垫层组成。2. 面层是直接承受车轮荷载反复作用和自然因素影响的结构层，可由13层组成。表面层应根据适用要求设置抗滑耐磨、密实稳定的沥青层；中面层、下面层应根据公路等级、沥青层厚度、气候条件等选择适当的沥青结构层。3. 基层是设置在面层之下，并对面层一起将车轮荷载的反复作用传布到底基层、垫层、土基，起主要承重作用的层次。基层材料的强度指标应有较高的要求。基层视公路等级或交通量的

3、需要可设置一层或两层。当基层较厚需分两层施工时，可分别称为上基层、下基层。4. 底基层是设置在基层之下，并与面层、基层一起承受车轮荷载反复作用，起次要承重作用的层次。底基层材料的强度指标要求可比基层材料略低。底基层视公路等级或交通量的需要可设置一层或两层。底基层较厚需分两层施工时，可分别称为上底基层、下底基层。5. 垫层是设置在底基层与土基之间的结构层，起排水、隔水、防冻、防污等作用。二、 沥青路面分类（一） 按技术品质和使用情况分类1. 沥青混凝土路面：由适当比例的各种不同大小颗粒的集料、矿粉和沥青，加热到一定温度后拌和，经摊铺压实而成的路面面层。沥青混凝土路面适用于各级公路面层。2. 沥青

4、碎石路面：用沥青碎石作面层的路面3. 沥青贯入式：用沥青贯入碎（砾）石作面层的路面，即把沥青浇洒在铺好的主层集料上，再分层撒布嵌缝石屑和浇洒沥青，分层压实，形成一个较致密的沥青结构层。4. 沥青表面处治：用沥青和集料按层铺法或拌和法铺筑而成的厚度不超过3cm的沥青面层，表面处治按浇洒沥青和撒布集料的遍数不同，分为单层式、双层式、三层式。（二） 按矿料粒径分类5. 砂砾式沥青混合料：矿料最大粒径等于或小于4.75mm（圆孔筛5mm）的沥青混合料。也称为沥青石屑或沥青砂。6. 细粒式沥青混合料：矿料最大粒径为9.5mm或13.2mm（圆孔筛10mm或15mm）的沥青混合料。7. 中粒式沥青混合料：

5、矿料最大粒径为16mm或19mm（圆孔筛20mm或25mm）的沥青混合料。8. 粗粒式沥青混合料：矿料最大粒径为26.5mm或31.5mm（圆孔筛3040mm）的沥青混合料。9. 特粗粒式沥青混合料：矿料最大粒径等于或大于37.5mm（圆孔筛45mm）的沥青混合料。（三） 按施工温度分类10. 热拌热铺沥青混合料：沥青与矿料经加热后拌和，并在一定的稳定下完成摊铺和碾压施工过程的混合料11. 常温沥青混合料：采用乳化沥青或稀释沥青在常温下（或者加热温度很低）与矿料拌和，并在常温下完成摊铺和碾压过程的混合料。第二篇 沥青路面常见病害成因分析一、横向裂缝裂缝与路中心线基本垂直，缝宽不一，缝长有贯穿整

6、个路幅的，也有部分路幅的。（1）施工缝未处理好，接缝不紧密，结合不良。（2） 沥青未达到适合于本地区气候条件和使用要求的质量标准，致使沥面层温度收缩或温度疲劳应力（应变）大于沥青混合料的抗拉强度（应变）。（3）半刚性基层收缩裂缝的发射缝。（4）桥梁、涵洞或通道二侧的填土产生固结或地基沉降。二纵向裂缝裂缝走向基本与行车方向平行，裂缝长度和宽度不一。（1）前后摊铺幅相接处的冷接缝未按有关规范要求认真处理，结合不紧密而脱开。（2）纵向沟槽回填土压实质量差而发生沉陷。（3）拓宽路段的新老路面交界处沉降不一。三、网状裂缝裂缝纵横交错，缝宽1mm以上，缝距40cm以下，1m2以上。（1）路面结构中央有软化

7、层或泥灰层，粒料层松动，水稳性差。（2）沥青与沥青混合料质量差，延度低，抗裂性差。（3）沥青层厚度不足，层间粘结差，水分渗入，加速裂缝的形成。四、反射裂缝基层产生裂缝后，在温度和行车荷载作用下，裂缝将逐渐反射到沥青层表面，路表面裂缝的位置形状与基层裂缝基本相似，对于半刚性基层以横向裂缝居多，对于在柔性路面上加罩的沥青结构层，裂缝形式不一，取决于下卧层。（1）半刚性基层收缩裂缝的反射裂缝。（2）在旧路面上加罩沥青面层后原路面上已有裂缝包括水泥混凝土路面的接缝的反射。五、唧浆基层的粉、细料浆水从面层裂缝或从多空隙率面层的空隙处析出，雨后路表面呈淡灰色。（1）基层用料不当，或拌和不匀，细料过多，由于

8、其水稳性差，遇水后软化，在行车作用下浆水上冒。（2）低温季节施工的半刚性基层，强度增长缓慢，而路面开放交通过早，在行车与雨水作用下使基层表面粉化，形成浆水。（3）冰冻地区的基层，冬季水分积聚成冰，春水解冻时翻浆。（4）沥青面层厚度较薄，空隙率较大，未设置下封层和没有采取结构层内排水措施，促使雨水下渗，加速翻浆的形成。（5）表面处治和灌入式面层竣工初期，由于行车作用次数不多，结构层尚未达到应有密实度就遇到雨季，使渗水增多，基层翻浆。六、车辙路面在车辆荷载作用下轮迹处下陷，轮迹两侧往往伴有隆起，形成纵向带状凹槽，在实施渠化交通的路段或停刹车频率较高的路段较宜出现。（1）沥青混合料热稳定性不足，矿料

9、级配不好，细集料偏多，集料未形成嵌锁结构；沥青用量偏高，沥青针入度偏大或沥青质量不好。（2）沥青混合料面层施工时未充分压实，在车辆反复荷载作用下，轮迹处被进一步压密，而出现下陷。（3）基层或下卧层软弱或未充分压实，在行车荷载作用下，继续压密或产生剪切破坏。七、拥包沿行车方向或横向出现局部隆起，拥包较易发生在车辆经常起动、制动的地方，如停车站、交叉口等。（1）沥青混合料的沥青用量偏高或细料偏多，热稳定性不好，在夏季气温较高时，不足以抵抗行车引起的水平力。（2）面层摊铺时，底层未清扫或未喷洒（涂刷）粘层沥青，致使路面上下层黏接不好，沥青混合料摊铺不匀，局部细料集中。（3）基层或下面层未经充分压实，

10、强度不足，发生变形位移。（4）在路面日常养护时，局部路段沥青用量过多，集料偏细或摊铺不均匀。（5）陡坡或平整度较差路段，面层沥青混合料容易在行车作用下向低处积聚而形成拥包。八搓板路表面出现轻微、连续的接近等距离的起伏状，形似洗衣搓板。虽峰谷高差不大，但行车时有明显的频率较高颠簸感。（1）沥青混合料的矿料级配偏细，沥青用量偏高，高温季节时，面层材料在车辆水平力作用下，发生位移变形。（2）铺设沥青面层前，未将下层表面清扫干净或未喷洒粘层沥青，致使上层与下层粘结不良，产生滑移。（3）旧路面上原有的搓板病害未认真处理即在其上铺设面层。九、泛油表面处治和贯入式路面的表面基本上被一薄层沥青覆盖，未见或很少

11、看到集料，路表光滑，容易引起行车滑溜交通事故。（1）表面处治，贯入式使用沥青标号不适当，针入度过大。（2）沥青用量过多或集料洒布量过少。（3）冬天施工，面层成型慢，集料散失过多。十、坑槽表面局部松散，形成深度2cm以上的凹槽，在水的侵蚀和行车的作用下，凹槽进一步扩大，或相互连接，形成较大较深坑槽，严重影响行车的安全性和舒适性。（1）面层厚度不够，沥青混合料粘结力不佳，沥青加热温度不高，碾压补密实，在雨水和行车作用下，面层材料性能日益恶化松散、开裂，逐步形成坑槽。（2）摊铺时，下层表面泥灰、垃圾未彻底清除，使上下层不能有效粘结。（3）路面罩面前，原有的坑槽、松散等病害未完全修复。（4）养护不及时

12、。当路面出现松散、脱皮、网裂等病害时，或被机械行驶刮铲损坏后，未及时养护修复。十一、松散面层集料之间的粘结力丧失或基本丧失，路表面可观察到成片悬浮的集料或小块混合料，面层的部分区域明显不成整体。干燥季节，在行车作用下可见轮后粉尘飞扬。（1）沥青混凝土中的沥青针入度偏小，粘结性能不良；混合料的沥青用量偏少；矿料潮湿或不干净，与沥青粘结不牢固；拌和时间温度偏高，沥青焦枯；沥青老化或与酸性石料间的粘附性不良；造成路面松散。（2）摊铺施工时，未充分压实，或摊铺时，沥青混凝土温度偏低；雨天摊铺，水膜降低了集料间的粘结力。（3）基层强度不足，或呈湿软状态时摊铺，在行车作用下造成面层松散。（4）在沥青路面使

13、用过程中，溶解性油类的泄漏，雨雪水的渗入，降低了沥青的粘附性能。第三篇 ANSYS 沥青混凝土路面结构静力学分析将三维有限元程序与实测垂直轮胎-路面接触压力(TPCP)联系起来是用来模拟沥青混凝土层受到各种平稳和非平稳状态的车辆荷载（如加速和减速模式）作用下的机械响应。分析结果，表明如下几条，1：当基层的弹性模量数量级低时，用垂直轮胎路-路面接触压力作为底层沥青混凝土层拉应力设计的控制标准(如400MPa)，但是当基层的弹性模量数量级高时（如7000MPa)，水平轮胎-路面接触压力和沥青混凝土层表面上在X方向上的拉应力也应该被考虑作为设计响应标准的一部分。2：“超负荷”的定义需要被修改,以包括

14、超轮胎压力，如果轮载荷超过了规范或轮胎内压高于规范，就应该认为是重载车辆。3:当沥青缓凝土表层较薄时（如50mm），轻型卡车对应变响应和路面设计有更多的结构性影响。4：车辆的加速也不会对AC表层病害产生明显的影响，如上升坡顶部和交叉口的车辙。然而,车辆减速能显著诱导水平剪切应变，结果会加重高速公路路口处的车辙和推挤问题。显然, 在进行沥青路面的机械应力应变建模和结构设计时，这些因素应当予以考虑。目前,在多数的路面模型响应的分析研究中，只应用了垂直轮胎路面接触压力(TPCP)，这主要是因为垂直TPCP比水平TPCP(即横向和纵向TPCP)更容易测量(或模拟)。在大多数情况下,只是假设垂直TPCP

15、等于轮胎内压，而水平TPCP忽略不计。然而,即使对于一个完全结合的面层,横向TPCP显著影响路面界面的应变1。此外,在一些特殊的部分,比如在上升坡顶部和交叉路口，破坏性的影响（比如由变形、车辙和推挤导致的应变）比一般高速公路的平坦段更为严重。造成这种情况的原因之一是：沥青混凝土在长时间加载（尤其在高温的时候）的情况下抵抗变形/车辙的能力弱。另一个可能的原因是由车辆加速或减速所导致的速度变化造成的。加速或减速最终会导致纵向TPCP(沿着汽车行进方向)的改变，以至于各种机械响应都可能出现在这个部分。所以, 在三维应力-应变建模、计算机械响应时，除了需要垂直TPCP，还要求横向和纵向TPCP的内容。

16、作为一种简单的近似方法，传统上认为TPCP是均匀地分布在一个圆形的接触面上的，简单地等于轮胎内压,并且只考虑垂直TPCP2。然而,一些研究表明垂直TPCP远非均匀分布，垂直TPCP的分布非常依赖于轮胎荷载、轮胎内压、轮胎类型和轮胎寿命34。一些研究人员近似测量了三向TPCP，在他们的研究中,SIDDHARTHAN5注意到水平TPCP分布不均匀，但是在所导致结果的数量级上比BEER6更低。研究人员得出结论: 纵向和横向TPCP对路面响应的影响并不显著，这是因为它们的数量级相对于垂直TPCP是较小的。根据他们的研究，最大纵向和横向TPCP分别约为最大垂直TPCP的12%和16%。然而Al-QADI

17、在这一领域观察到最大纵向和横向TPCP大约分别是垂直TPCP的10%15%和30%- 51%，但横向联系剪切应力在每个肋的中部接近于零。迈尔斯3认为横向和垂直TPCP分布在机械响应方面的影响比纵向TPCP分布更重要。在斜交轮胎和子午线轮胎中发现横向TPCP分布有显著的不同。基于上述文献，能够推断有关三向TPCP的一些特征：1)垂直TPCP绝对是非均匀分布。2)对于不同的轮胎类型和胎面花纹，其横向TPCP是不同的。尽管垂直和横向TPCP之间的关系对纵向胎面轮胎的影响是不确定的，但是在每个肋中间的横向TPCP经常接近于零。3）相对于垂直TPCP和横向TPCP，纵向TPCP(当车辆的速度是常数)对路

18、面结构的影响是较弱的。4）TPCP会改变水平轮载荷和轮胎内压。TPCP的规模和影响也依赖于轮胎类型、胎面花纹和轮胎的年龄，旧轮胎往往会更严重。5)在沥青混凝土层的表面，TPCP的方向、大学也依赖于整个路面结构层的厚度和材料属性(即弹性模量和泊松比)。根据以上讨论，其目的就是当沥青混凝土层处于以下三种情况下，进行三向TPCP建模和比较机械响应。1)不同的横向TPCP。2) 不同的水平轮载荷和轮胎内压。3）在一些特殊的高速公路部分，如斜坡的顶端和交叉路口，车辆加速/减速的影响和TPCP的应力应变响应。为了达到这一目的，一种三维有限元程序（ANSYS）根据实测TPCP，用于模拟弹性沥青路面的三向TP

19、CP和计算机械响应。第四篇 ANSYS 沥青混凝土路面结构动力学分析一、 路面结构模型及加载方式路面结构采用四层结构体系,各结构层的材料性能指标及厚度见表1 所示。本文分析半刚性基层路面结构。分析路面结构各层模量的敏感性分析。采用上述的路面结构体系,进行沥青路面结构静力计算,根据公路沥青路面设计规范取双圆垂直均布荷载,当量圆直径2r = cm ,圆心间距31195cm。模型加载方式采用在路表相应加载位置处的线上施加荷载。计算中垂直荷载取标准轴载BZZ-100,荷载集度q=01707MPa ,单轮传压面当量圆直径d=2113cm ,两轮中心距为115d。二、 路面有限元计算模型及边界条件根据上面

20、的数据参数,进行平面有限元分析。分析软件采用ANSYS 有限元计算程序2 。计算模型的尺寸取为415m5m。计算采用四结点等参元。有限元模型如图1所示。边界条件假设如下，1) 在底面没有Z方向位移。2）在起始端左右两边没有x方向的位移。3）在起始端前后两边没有Y方向的位移。假设各层接口处是完全粘结的。AC层双轮胎在单轴上的影响的机械响应类似于双轮胎在每个串联轴上的影响的机械响应。所以,只有双轮胎在一个轴上的加载形式中考虑了三维有限元分析。另外，在这项研究中考虑每一层的线弹性材料属性。从理论上讲,AC层粘弹性模型比基层的非线弹性模型用于机械响应分析更为合理。然而，在这项研究中考虑使用线性弹性材料

21、属性是可以接受的，因为基于多层线性弹性理论的计算结果符合测量数据。第四篇 ANSYS 沥青混凝土路面结构动力学分析将沥青路面处理为粘弹性层状体系结构，车辆载荷处理为移动载荷，采用小变形结构的几何方程、平衡方程和三维粘弹性本构关系，建立移动载荷下粘弹性层状体系动力学模型。通过野外现场试验验证模型的可靠性。采用多目标参数评价方法，分析了半刚性基层、倒装结构和柔性基层结构等多种典型路面结构动力响应规律。同时，将沥青路面看作为作用在Kelvin粘弹性地基上不仅具有弹性且具有粘滞性的无限长梁，既考虑了地基的粘弹性，又考虑了沥青层的粘弹性，建立移动载荷下沥青路面动力响应模型。推导出了移动载荷下沥青路面的瞬

22、态响应和稳态响应解析解。利用解析解研究了车辆参数和路面参数对沥青路面动力响应的影响规律，分析了沥青路面动力响应影响范围。1）对于常用典型半刚性基层沥青路面结构，即使轴重达到130KN，面层底部弯拉应变仍小于永久性路面设计许用值。土基顶部竖向压应变也很小。而面层底部纵向剪应变和横向剪应变、面层内部最大纵向剪应变和最大横向剪应变较面层底部弯拉应变大得多。面层内部剪应变使沥青混合料发生流动变形，面层底部的剪应变除了使该位置的沥青混合料发生流动变形外，还破坏面层与基层的粘结，使路面结构从连续状态变为滑动状态，失去基层的水平约束后，不但面层结构材料流动性增大，而且增加了面层底部的弯拉应变，加速结构疲劳破

23、坏。另外，沥青路面与半刚性基层之间的粘结强度较弱，容易遭到破坏。因此，面层内部最大剪应变和面层底部剪应变适宜作为半刚性基层沥青路面动态设计的关键控制指标。面层底部弯拉应变、土基顶部竖向压应变和路表弯沉适宜作为校核指标。2）轴重、速度和胎压对半刚性基层沥青路面动力响应有着严重的影响，随着轴重增加、速度降低、胎压升高，面层底部的剪应变、面层内部最大剪应变和路表弯沉均增加，对路面结构的破坏作用增强。3）欠载或额定轴重下，剪切应变引起的沥青混凝土流动变形主要发生在较浅的范围内，出现最大剪应变的深度位置也较小。而超载车辆作用下，较深位置甚至面层底部也发生严重的流动变形，下面层的流动变形更加严重。4）采用

24、多目标参数评价方法，研究了半刚性基层沥青路面结构、改进型半刚性基层沥青路面结构、倒装结构和两种柔性基层沥青路面结构等5种典型路面结构在移动车辆载荷下的动力响应规律，分析各种路面结构在3个轴重等级下的动力响应，讨论了不同路面结构的动力响应合理评价指标。对于半刚性基层沥青路面结构，面层底部剪应变和面层内部最大剪应变适宜作为动态设计主要控制指标，路表弯沉、面层底部弯拉应变和土基顶部竖向压应变适宜作为校核指标；对于倒装结构和含有半刚性底基层的柔性基层结构，面层底部弯拉应变和面层内部最大剪应变适宜作为动态设计主要控制指标，路表弯沉、面层底部剪应变和土基顶部竖向压应变适宜作为校核指标；对于不包含半刚性底基

25、层的柔性基层结构，面层底部弯拉应变、土基顶部竖向压应变和面层内部最大剪应变适宜作为动态设计主要控制指标，路表弯沉、面层底部剪应变适宜作为校核指标。5）倒装结构与传统的半刚性基层沥青路面结构相比，仅在半刚性基层和面层之间增加一层级配碎石。力学性能与柔性基层结构相近，面层厚度相对较小。是一种适宜于我国现状的重交通路面结构。随着面层厚度的增加，倒装结构各个动力响应参数均减小，增加面层厚度对延长路面使用寿命效果显著。轴重、速度和胎压对倒装结构动力响应影响严重。随着轴重增加、速度减小、胎压增加，路面结构动力响应增大，车辆对路面的破坏作用增加。与半刚性基层结构动力响应规律相同。6）对于倒装结构，随着轴重的

26、增加，面层内部出现最大剪应变位置的深度增加，面层内部纵深位置的剪应变增加显著，超载车辆对面层下部的破坏作用强；随着胎压的增加，面层内部出现最大剪应变位置的深度减小，面层上部的剪应变增加显著，超压车辆对路面面层上部的破坏作用强；车辆速度不影响面层内部剪应变的分布，不改变最大剪应变的出现位置，但随着速度的增加，412cm深度范围内的剪应变显著减小。第五篇 彩色沥青路面的应用与发展前景彩色沥青路面主要是指添加颜料的沥青混凝土路面, 使用彩色石料的沥青路面, 使用 石油树脂 (脱色沥青) 添加颜料的沥青路面以及在使用改性沥青的透水性路面表面喷涂彩色 树脂涂料等. 它在促进道路交通安全和美化街路空间环境

27、领域发挥着重要作用. 在城市交通 与环境协调发展的 21 世纪,作为一种城市道路面层景观铺装材料具有很好的发展前景. 关键词 彩色沥青路面 作用 前景 随着可持续发展和人本主义理论在城市建设中的应用, 景观艺术已经成为城市建设与发 展的重要因素, 传统的城市街路设计与铺装技术已经不能满足现代城市建设的要求. 许多专 家对目前状况提出了尖锐的批评,指责目前城市的地面普遍缺乏人性和个性 . 人们对路面建设产生了深刻的反思: 路面要不要是美的?显然, 让人们永远活动在色彩千篇 一律, 表面质感别无二致的黑色沥青路面和灰白色水泥混凝土路面上, 单调乏味甚至沉闷压 抑的心理感受和视觉感受决不能给人们提供一个良好的景观环境, 人们也绝无可能获得一个 高质量的生活空间. 于是, 人们开始运用种类繁多的铺装材料和各种各样的施工工艺让路面 美起来,彩色沥青路面就是其中的一种.