長江隧道瀝青路面結(jié)構(gòu)與材料功能一體化研究.pdf

1、大型跨江海隧道瀝青路面使用性能不僅要滿足抗滑、耐磨、抗疲勞性能的要求,更應(yīng)強調(diào)其阻燃、抗車轍性能。因此,要獲得高質(zhì)量的高速公路越江隧道路面,就必須對路面材料和結(jié)構(gòu)依據(jù)具體的氣候、交通量、地質(zhì)等開展針對性的研究,科學(xué)選材、精心設(shè)計路面結(jié)構(gòu),最大限度的降低路面的破壞,達到預(yù)期的使用效果,以滿足設(shè)計使用年限的要求。瀝青路面功能一體化的研究主要思想是解決瀝青路面結(jié)構(gòu)和材料設(shè)計脫節(jié)的問題,使瀝青路面功能使用性(抗車轍性能,抗疲勞性能,路面結(jié)構(gòu)阻燃

2、性能)和路面材料設(shè)計性能(阻燃,抗滑,降噪)兩方面同時達到最優(yōu)。因此,開展大型跨江海隧道瀝青路面的結(jié)構(gòu)和材料功能一體化的研究具有重要的理論和實際意義。
　　 本論文以國家863課題“抗滑、阻燃、降噪多功能隧道路面結(jié)構(gòu)設(shè)計與鋪裝技術(shù)”為依托,以武漢長江隧道為背景,以武漢長江隧道新型瀝青路面材料(AFNA)為研究對象,以抗滑、阻燃、降噪多功能隧道路面材料的性能指標(biāo)、交通量、坡度等因素為依據(jù),采用抗滑、阻燃、降噪多功能隧道瀝青材料為面

3、層,以隧道鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)路面板為基層,擬定隧道路面結(jié)構(gòu)組合形式,采用彈性層狀體系理論和有限元分析方法確定結(jié)構(gòu)層厚度,進行層間結(jié)合狀態(tài)對隧道路面的抗車轍、抗疲勞和阻燃性能等指標(biāo)的影響分析,通過技術(shù)經(jīng)濟比較,提出多功能隧道路面典型結(jié)構(gòu),獲得理想的效果。本文通過系統(tǒng)的研究,取得的研究成果和創(chuàng)新點如下:
　　 1.通過對隧道路面瀝青材料AFNA、SMA和AC-13進行火災(zāi)溫度場模擬分析,得出相同條件下多孔瀝青AFNA路面材料的實際燃燒當(dāng)

4、量遠小于其它兩種瀝青材料,AFNA瀝青路面具有較好的阻燃性能。
　　 2.基于傳熱學(xué)原理,分析長江隧道路面各結(jié)構(gòu)層從上到下的溫度受晝夜溫差的影響規(guī)律,探索在溫度荷載作用下路面結(jié)構(gòu)破壞的機理。確定路面各結(jié)構(gòu)層溫度和溫度應(yīng)力隨著環(huán)境氣溫的升高和降低形成的周期性變化規(guī)律。得出隨著路面結(jié)構(gòu)應(yīng)變能力急劇降低,路面材料有可能達到其極限強度而出現(xiàn)破壞并對瀝青下面層結(jié)構(gòu)應(yīng)力影響最大,最大交變溫度應(yīng)力可達3MPa。
　　 3.運用彈性層狀

5、理論和有限元方法分析不同基層條件對隧道路面結(jié)構(gòu)的車轍深度的影響,確定在相同循環(huán)車載作用下,AFNA瀝青路面材料抗車轍性能優(yōu)于SMA-13瀝青路面材料。得出上面層結(jié)構(gòu)厚度成為影響路面結(jié)構(gòu)車轍深度的主要因素之一,而下面層厚度對車轍影響較小,武漢長江隧道選用的現(xiàn)有瀝青路面設(shè)計能有效提高路面結(jié)構(gòu)的整體抗車轍性能。分析關(guān)鍵影響因素對瀝青混合料疲勞性能的影響規(guī)律,得到不同疲勞試驗過程中瀝青混合料疲勞演化規(guī)律。
　　 4.綜合考慮隧道路面上下