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瀝青材料土工實(shí)驗(yàn)總結(jié)
總結(jié)是在某一時(shí)期、某一項(xiàng)目或某些工作告一段落或者全部完成后進(jìn)行回顧檢查、分析評(píng)價(jià)，從而得出教訓(xùn)和一些規(guī)律性認(rèn)識(shí)的一種書(shū)面材料，它可以使我們更有效率，為此要我們寫(xiě)一份總結(jié)。你想知道總結(jié)怎么寫(xiě)嗎？以下是小編為大家整理的瀝青材料土工實(shí)驗(yàn)總結(jié)，歡迎閱讀與收藏。
第一章低造價(jià)瀝青路面結(jié)構(gòu)類(lèi)型及其土工合成材料潛在作用
詳細(xì)地總結(jié)分析了國(guó)內(nèi)外低造價(jià)瀝青路面的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，認(rèn)為土工合成材料設(shè)置在基層與土基之間影響路基土與粒料基層的水穩(wěn)定性、粒料基層的土污染、基層的整體性及其承載力；設(shè)置在基層與面層之間時(shí)影響瀝青面層的疲勞開(kāi)裂、半剛性基層瀝青路面的反射裂縫、瀝青路面的車(chē)轍。土工合成材料在低造價(jià)瀝青路面中的潛在作用可以概括為三類(lèi)主要作用：加筋，隔離與防滲。
第二章試驗(yàn)路鋪設(shè)方案、施工與測(cè)試
介紹了試驗(yàn)路基本情況、瀝青路面結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方案、現(xiàn)場(chǎng)施工、原材料及各結(jié)構(gòu)層性質(zhì)試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)。
試驗(yàn)路選在張家界至羅依溪二級(jí)公路K45+500～K45+980段，其中填方200米，挖方280米。試驗(yàn)路按照不同的基層材料（級(jí)配碎石、水泥穩(wěn)定碎石）、是否鋪設(shè)土工合成材料、不同類(lèi)型土工合成材料（土工格網(wǎng)、防滲土工布、防裂土工布）、土工合成材料不同的鋪設(shè)位置（基層和底基層之間、基層與面層之間）的有限組合共分11個(gè)方案鋪設(shè)，面層統(tǒng)一采用2.5cm細(xì)粒式瀝青混凝土＋4cm熱拌瀝青碎石。
試驗(yàn)路于20xx年10月底通車(chē)運(yùn)行，跟蹤觀測(cè)的結(jié)果表明，整個(gè)試驗(yàn)路段使用狀況良好。
第三章粒料層回彈模量非線(xiàn)性模型及其參數(shù)反算
采用確定性?xún)?yōu)化反算方法，針對(duì)承載板多級(jí)非線(xiàn)性荷載，模擬承載板測(cè)路面彎沉的過(guò)程，編制了非線(xiàn)性有限元計(jì)算程序，對(duì)柔性路面結(jié)構(gòu)層材料特性反算進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，主要成果包括:
�。�1）在增量計(jì)算時(shí)引入迭代加速技術(shù)，改進(jìn)高斯求解過(guò)程，有效地加快了計(jì)算速度；引入局部應(yīng)力磨平技術(shù)，以及增量法的多階自校正技術(shù)，極大的提高了非線(xiàn)性計(jì)算的精度，取得良好效果。
�。�2）采用了改進(jìn)的非線(xiàn)性最小二乘優(yōu)化方法－Marquardt法，并且針對(duì)本問(wèn)題對(duì)該方法進(jìn)行了相應(yīng)改進(jìn)，包括對(duì)病態(tài)矩陣判定條件以及靈敏度矩陣修正系數(shù)的轉(zhuǎn)換，在將該方法引入本問(wèn)題以后，由于實(shí)現(xiàn)了二階近似，收斂穩(wěn)定性得到提高，收斂速度顯著加快。
�。�3）經(jīng)過(guò)多種材料非線(xiàn)性本構(gòu)模型的比選，最后選擇了適應(yīng)性較強(qiáng)的三參數(shù)模型來(lái)模擬碎石土、碎石基層材料的非線(xiàn)性性質(zhì)。實(shí)際計(jì)算證明，該模型對(duì)反算材料性質(zhì)模擬效果較好，反算彎沉與實(shí)測(cè)彎沉吻合程度高，能夠滿(mǎn)足工程中的實(shí)際需求。
�。�4）在選定的試驗(yàn)路段上，隨著施工的進(jìn)展，在路基、底基層、基層上分別進(jìn)行了承載板彎沉檢測(cè)，并且利用計(jì)算機(jī)模擬該過(guò)程進(jìn)行了材料非線(xiàn)性特性參數(shù)反算。實(shí)際應(yīng)用情況表明，靜力線(xiàn)彈性反分析方法得到的結(jié)果在某些情況下明顯不合理，而考慮應(yīng)力非線(xiàn)性特性則可以給出合理的解答。
（5）結(jié)合反算所得數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，校核了參數(shù)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，探討了承載板下的路面結(jié)構(gòu)層模量非線(xiàn)性分布規(guī)律：
第四章土工合成材料加筋瀝青路面的作用機(jī)理分析
1、進(jìn)行了土工合成材料加筋瀝青砼試件疲勞損傷試驗(yàn)及分析
這一部分主要工作及結(jié)論包括：
�、贋r青路面分析儀（APA）往返輪載疲勞試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果表明，土工布、玻璃纖維格柵加筋措施能顯著地提高瀝青混凝土梁式試件的疲勞壽命。
�、诓捎糜邢拊椒ù_定了APA梁式試件跨中應(yīng)力分布，并結(jié)合彎曲試件疲勞損傷損傷演化方程，計(jì)算得到瀝青材料疲勞損傷模型中的特征參數(shù)。
�、厶岢鯝PA梁式試件力學(xué)模型，根據(jù)所得到的疲勞損傷特征參數(shù)，采用損傷力學(xué)有限元方法，模擬計(jì)算APA梁式試件的疲勞損傷斷裂過(guò)程，分析試件疲勞損傷過(guò)程中的彎拉應(yīng)力、跨中位移、損傷變量、裂紋擴(kuò)展速率等的變化規(guī)律，預(yù)測(cè)瀝青混合料試件失穩(wěn)斷裂時(shí)的裂紋長(zhǎng)度，并比較加筋材料的加筋效果。疲勞壽命的數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。證明了在APA試件彎曲疲勞試驗(yàn)情況下所提出的瀝青混合料疲勞損傷模型的有效性。
�、荜P(guān)于疲勞裂紋形成階段和擴(kuò)展階段的疲勞壽命分析指出，對(duì)于APA彎曲梁試件，其疲勞裂紋擴(kuò)展階段的疲勞壽命約為裂紋形成階段的疲勞壽命的兩倍。
2、進(jìn)行了土工合成材料加筋瀝青路面疲勞損傷壽命分析
得到如下結(jié)論：
�。�1）對(duì)于級(jí)配碎石柔性基層瀝青路面，可在較薄的碎石基層底部或較厚的碎石基層內(nèi)部鋪設(shè)土工加筋材料，以改善碎石基層的支承剛度；在碎石基層與瀝青面層之間鋪設(shè)土工加筋材料，以提高瀝青面層抗裂能力，從而延長(zhǎng)級(jí)配碎石基層瀝青路面的疲勞斷裂壽命。在條件允許范圍內(nèi)，應(yīng)盡量選用抗拉能力強(qiáng)的土工加筋材料，以充分發(fā)揮其加筋延長(zhǎng)瀝青路面使用壽命的作用。
�。�2）對(duì)于半剛性基層瀝青路面，可在瀝青面層與半剛性基層之間鋪設(shè)防裂土工材料，以延緩半剛性基層疲勞裂縫發(fā)展速率，延長(zhǎng)瀝青路面使用壽命。
第五章土工合成材料在低造價(jià)瀝青路面中的應(yīng)用原理與設(shè)計(jì)方法
系統(tǒng)地總結(jié)了土工合成材料在低造價(jià)瀝青路面中所發(fā)揮的抗疲勞開(kāi)裂、車(chē)轍和反射裂縫等各類(lèi)作用，闡述了各類(lèi)作用中土工合成材料的應(yīng)用原理，并提出了有關(guān)的設(shè)計(jì)思路和方法以及對(duì)土工合成材料的技術(shù)要求。主要研究工作包括：
(1)土工合成材料改善低造價(jià)瀝青路面抗疲勞破壞性能
�、賹⑼凉ぜ咏畈牧喜贾迷诼坊c基層之間、基層與面層之間，以發(fā)揮其加筋作用，加強(qiáng)粒料基層結(jié)構(gòu)和疲勞損壞過(guò)程中路面結(jié)構(gòu)的整體性，提高使用過(guò)程中路面結(jié)構(gòu)層的支承剛度與強(qiáng)度。
對(duì)于半剛性基層瀝青路面，若將土工加筋材料布置在路基與半剛性基層之間，其作用是降低半剛性基層疲勞起裂以后的應(yīng)力水平、從而延長(zhǎng)半剛性基層疲勞開(kāi)裂壽命，以及控制半剛性基層疲勞裂縫向上擴(kuò)展的速率、從而延長(zhǎng)瀝青路面整個(gè)結(jié)構(gòu)開(kāi)裂破壞的疲勞壽命。欲明顯改善半剛性基層瀝青路面疲勞壽命、減薄半剛性基層厚度，需要選用更為高強(qiáng)的土工加筋材料。此時(shí)，可以先按照《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》設(shè)計(jì)未鋪設(shè)土工加筋材料的半剛性基層厚度，再除以對(duì)應(yīng)的半剛性基層加筋厚度折減系數(shù)k1，作為鋪設(shè)土工加筋材料半剛性基層的設(shè)計(jì)厚度。
對(duì)于柔性路面，若將土工加筋材料布置在路基與粒料基層之間，除了增強(qiáng)粒料基層和路基土的側(cè)向約束作用之外，還可將荷載擴(kuò)散到更大范圍，以及在抗車(chē)轍或軟基等情形時(shí)提供向上的張力、降低路基頂面荷載壓力，從而提高路基和粒料基層的承載能力。設(shè)計(jì)時(shí)，可將未鋪設(shè)土工加筋材料的粒料基層設(shè)計(jì)厚度除以柔性基層加筋厚度折減系數(shù)k2，作為應(yīng)用土工加筋材料的粒料基層厚度。根據(jù)本項(xiàng)目研究和相關(guān)的試驗(yàn)研究，將土工加筋材料鋪設(shè)在路基與粒料基層之間時(shí)，發(fā)揮其加筋作用的粒料基層的適宜厚度應(yīng)在20-30cm以?xún)?nèi)，與加筋材料的特性有關(guān)。若加筋材料張拉模量高，可適用于較厚的粒料基層。
對(duì)于柔性路面，若將土工加筋材料布置在粒料基層與瀝青面層之間，根據(jù)疲勞損傷模擬分析，土工加筋作用表現(xiàn)為在瀝青面層底部開(kāi)裂后抑制裂縫向上擴(kuò)展速率。可暫時(shí)按常規(guī)的無(wú)筋的柔性路面進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后將粒料基層的設(shè)計(jì)厚度除以厚度折減系數(shù)（一般設(shè)計(jì)時(shí)已知瀝青厚度，將粒料基層作為設(shè)計(jì)層）。這一粒料基層厚度折減系數(shù)可取為1.1。
②通過(guò)土工合成材料的隔離與防滲作用，改善粒料基層與路基的水穩(wěn)定性，保證使用過(guò)程中它們的支承剛度和強(qiáng)度不受到水的不利影響。
當(dāng)土工合成材料起隔離作用時(shí)，應(yīng)選擇土工織物類(lèi)材料。在路基路面排水條件良好的情況下，可考慮選擇土工格網(wǎng)。它可防止粒料基層或路基中的細(xì)集料進(jìn)入路基或基層內(nèi)造成土污染，避免所進(jìn)入的結(jié)構(gòu)層滲透性和水穩(wěn)定性下降。
將防滲土工布（防裂土工布）鋪設(shè)在瀝青面層與基層或基層與路基之間，可改善路基路面內(nèi)部水環(huán)境，及時(shí)疏導(dǎo)排除路基內(nèi)部水分，避免路基抗變形能力降低。對(duì)于有地下水冒出的挖方路段，在路基頂面鋪設(shè)防滲土工布，成效顯著。
(2)應(yīng)用土工合成材料防治低造價(jià)瀝青路面車(chē)轍，可將之布置在兩種層位達(dá)到其目的。一是將土工合成材料設(shè)置在基層與路基之間，可以改善結(jié)構(gòu)支承剛度、降低路基頂面壓應(yīng)變，從而減少車(chē)轍的應(yīng)用情形之外；一是將土工合成材料布置在瀝青面層與粒料基層之間，可進(jìn)一步改善瀝青路面抗車(chē)轍能力。
借助Giroud等人對(duì)未加鋪整體性面層的粒料路面的車(chē)轍問(wèn)題的解決方法，應(yīng)用地基承載力理論和交通荷載動(dòng)態(tài)效應(yīng)經(jīng)驗(yàn)公式，對(duì)本項(xiàng)目研究對(duì)象，提出了應(yīng)用土工合成材料防治低造價(jià)瀝青路面車(chē)轍的設(shè)計(jì)方法。
可根據(jù)所提供的方法進(jìn)行兩類(lèi)設(shè)計(jì)。一是先選定土工合成材料類(lèi)型，根據(jù)其抗拉強(qiáng)度，設(shè)計(jì)基層厚度；一是先設(shè)定結(jié)構(gòu)層厚度，計(jì)算土工合成材料需要提供的張力，據(jù)此選擇土工合成材料類(lèi)型。并據(jù)此探討了試驗(yàn)路應(yīng)用土工合成材料防治瀝青路面車(chē)轍的合理性。
(3)土工合成材料（土工布、玻璃纖維格柵等）在防止反射裂縫時(shí)所發(fā)揮的力學(xué)效應(yīng)主要包括：軟弱夾層作用（應(yīng)力吸收薄膜），可增大基層內(nèi)的垂直裂縫沿界面向水平方向發(fā)展的可能性，從而延緩裂縫反射到路表的時(shí)間；橋聯(lián)作用，裂縫進(jìn)入瀝青混凝土面層后，土工合成材料將使開(kāi)裂斷面具有一定的抗彎拉能力，減少裂縫張開(kāi)變形，降低裂縫尖端的拉應(yīng)力集中；嵌鎖咬合作用，將提高開(kāi)裂斷面抗剪切傳荷能力，降低裂縫尖端的剪應(yīng)力集中。
第六章土工合成材料應(yīng)用于低造價(jià)瀝青路面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
分析表明，如果在泥結(jié)碎石底基層與級(jí)配碎石基層之間鋪設(shè)土工格網(wǎng)，可以節(jié)約造價(jià)7.6萬(wàn)元/公里；如果在級(jí)配碎石基層與面層之間鋪設(shè)防裂土工布，可以節(jié)約造價(jià)2.23萬(wàn)元/公里；如果在挖方路段路基與水泥穩(wěn)定碎石基層之間設(shè)置防滲土工布，可以節(jié)約造價(jià)1.52萬(wàn)元/公里。
試驗(yàn)路段的使用情況和效益分析都表明，土工合成材料在低造價(jià)瀝青路面的應(yīng)用就技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性而言是可行的，可以起到降低工程造價(jià)、延長(zhǎng)使用壽命的作用，有推廣應(yīng)用價(jià)值。
第七章結(jié)論與建議
對(duì)項(xiàng)目研究的主要成果進(jìn)行了概括，主要研究成果包括：
(1)通過(guò)廣泛調(diào)研分析，總結(jié)提出了低造價(jià)瀝青路面結(jié)構(gòu)形式以及適宜的結(jié)構(gòu)層厚度。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合土工合成材料的功能，首次系統(tǒng)地探討了土工合成材料在低造價(jià)瀝青路面結(jié)構(gòu)中的潛在作用，提出了土工合成材料作用發(fā)揮中所涉及的低造價(jià)瀝青路面結(jié)構(gòu)問(wèn)題以及技術(shù)難點(diǎn)，為項(xiàng)目的開(kāi)展提供了研究思路。
(2)根據(jù)湖南省公路建設(shè)實(shí)際情況，選擇張家界-羅依溪公路瀝青路面作為試驗(yàn)工程，制定了瀝青路面結(jié)構(gòu)方案、試驗(yàn)路施工技術(shù)方案及試驗(yàn)檢測(cè)方案，并結(jié)合試驗(yàn)工程施工進(jìn)度，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)承載板試驗(yàn)等試驗(yàn)檢測(cè)。近兩年的跟蹤觀測(cè)表明，項(xiàng)目至今成功地應(yīng)用土工合成材料解決了低造價(jià)瀝青路面存在的結(jié)構(gòu)問(wèn)題。
(3)首次針對(duì)承載板多級(jí)非線(xiàn)性荷載特點(diǎn)，采用確定性?xún)?yōu)化反算方法，包括引入Aitken迭代加速技術(shù)、改進(jìn)非線(xiàn)性最小二乘法優(yōu)化方法－Marquardt法，模擬承載板檢測(cè)路面彎沉的過(guò)程，開(kāi)發(fā)了基于非線(xiàn)性有限元的粒料層回彈模量非線(xiàn)性模型參數(shù)反算程序，結(jié)合試驗(yàn)工程的路基、底基層和基層頂面現(xiàn)場(chǎng)承載板彎沉檢測(cè)，對(duì)粒料層回彈模量非線(xiàn)性模型參數(shù)反算問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究分析。同時(shí)，探討了承載板下的路面結(jié)構(gòu)層模量非線(xiàn)性分布規(guī)律。
(4)利用美國(guó)SHRP開(kāi)發(fā)的瀝青路面分析儀（APA）進(jìn)行室內(nèi)瀝青混凝土疲勞損傷試驗(yàn)，并采用疲勞損傷力學(xué)理論與方法開(kāi)展了土工合成材料加筋瀝青混凝土試件疲勞損傷室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)值仿真模擬分析，為后續(xù)機(jī)理分析與設(shè)計(jì)方法的提出提供了試驗(yàn)依據(jù)和疲勞損傷分析方法。
(5)首次建立了加筋和無(wú)筋狀態(tài)下無(wú)結(jié)合料粒料基層和半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)疲勞損傷分析模型，針對(duì)試驗(yàn)路不同結(jié)構(gòu)方案開(kāi)展了瀝青路面結(jié)構(gòu)疲勞損傷演化過(guò)程模擬分析，探討了不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型瀝青路面的破壞形式和土工合成材料處治機(jī)理，為后續(xù)長(zhǎng)期效益分析提供了理論基礎(chǔ)和試驗(yàn)依據(jù)。
(6)根據(jù)調(diào)研與項(xiàng)目研究，首次系統(tǒng)地總結(jié)了土工合成材料在低造價(jià)瀝青路面中所發(fā)揮的抗疲勞開(kāi)裂、車(chē)轍和反射裂縫等各類(lèi)作用，闡述了各類(lèi)作用中合理應(yīng)用土工合成材料的原理，并提出了有關(guān)的設(shè)計(jì)思路和方法以及對(duì)土工合成材料的技術(shù)要求。
(7)針對(duì)布置在低造價(jià)瀝青路面中不同層位的土工合成材料防治路面車(chē)轍的作用特點(diǎn)，借助Giroud等人對(duì)未加鋪整體性面層的粒料路面的車(chē)轍問(wèn)題的解決方法，綜合應(yīng)用地基承載力理論和交通荷載動(dòng)態(tài)效應(yīng)經(jīng)驗(yàn)公式，首次提出了應(yīng)用土工合成材料防治低造價(jià)瀝青路面車(chē)轍的設(shè)計(jì)方法。并據(jù)此探討了試驗(yàn)路應(yīng)用土工合成材料防治瀝青路面車(chē)轍的合理性。
(8)根據(jù)瀝青路面結(jié)構(gòu)的疲勞壽命預(yù)測(cè)和承載能力分析等，分析了應(yīng)用土工合成材料的直接效益和長(zhǎng)期效益。在此基礎(chǔ)上，開(kāi)展了應(yīng)用土工合成材料處治低造價(jià)瀝青路面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析。最后，研究報(bào)告還根據(jù)理論分析和室內(nèi)外試驗(yàn)研究的結(jié)果，從材料選擇與設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)方法和步驟以及施工注意事項(xiàng)等多方面提出了土工合成材料在低造價(jià)瀝青路面中的應(yīng)用指南。
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