長江隧道瀝青路面結構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,更應強調其阻燃、抗車轍性能。因此,要獲得高質量的高速公路越江隧道路面,就必須對路面材料和結構依據(jù)具體的氣候、交通量、地質等開展針對性的研究,科學選材、精心設計路面結構,最大限度的降低路面的破壞,達到預期的使用效果,以滿足設計使用年限的要求。瀝青路面功能一體化的研究主要思想是解決瀝青路面結構和材料設計脫節(jié)的問題,使瀝青路面功能使用性(抗車轍性能,抗疲勞性能,路面結構阻燃

2、性能)和路面材料設計性能(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構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構設計與鋪裝技術”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、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構路面板為基層,擬定隧道路面結構組合形式,采用彈性層狀體系理論和有限元分析方法確定結構層厚度,進行層間結合狀態(tài)對隧道路面的抗車轍、抗疲勞和阻燃性能等指標的影響分析,通過技術經濟比較,提出多功能隧道路面典型結構,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

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.基于傳熱學原理,分析長江隧道路面各結構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構破壞的機理。確定路面各結構層溫度和溫度應力隨著環(huán)境氣溫的升高和降低形成的周期性變化規(guī)律。得出隨著路面結構應變能力急劇降低,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構應力影響最大,最大交變溫度應力可達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構的車轍深度的影響,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。得出上面層結構厚度成為影響路面結構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)有瀝青路面設計能有效提高路面結構的整體抗車轍性能。分析關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