问AI · 这项研究如何助力交通强国目标实现?
我国高等级公路沥青路面的设计寿命为15年,而欧美发达国家普遍超过30年,并且我国 60%的高速公路在使用10~12年,17%的在使用6~8年后就需进行大中修,其实际使用寿命也远低于设计寿命。沥青路面使用寿命偏短导致公路基础设施频繁地进行大中修,消耗了大量的不可再生资源,产生了严重的生态环境破坏,并且诱发交通拥堵,显著降低了道路的通行能力和路网运输效能,也极大增加了运营期的养护维修费用。因此,如何提升沥青路面的耐久性,是当前公路工程领域亟待解决的工程问题。
第1章“绪论”,总结了国内外关于沥青混合料的疲劳及损伤特性的研究现状以及所存在的问题。 第2章“不同时温及三维应力状态下沥青混合料强度特性研究”,介绍了沥青混合料强度的时温及应力状态相关性,为研究沥青混合料疲劳性能时疲劳应力强度比的确定提供强度选择依据,使所选取的强度值能够客观表征沥青混合料在对应疲劳加载工况下的结构抗力。 第3章“不同加载频率下沥青混合料疲劳性能表征”,实现了不同加载频率下沥青混合料疲劳方程的统一表征,揭示了传统S-N 疲劳方程应力比以固定加载速度下的单一强度值为标准时所引起的结构疲劳抗力设计不科学的问题。 第4章“不同应力状态下沥青混合料疲劳损伤的非线性特性”,对疲劳加载过程中沥青混合料疲劳损伤累积的非线性特征及应力状态相关性进行了介绍,揭示了传统迈因纳(Miner)线性疲劳损伤模型的不足。 第5章“复杂服役条件下沥青混合料疲劳及损伤特性的归一化”,基于所构建的不同加载速度、环境温度及应力状态下沥青混合料的强度破坏面,提出广义应力比的确定方法,建立了不同温频与三维应力状态下沥青混合料疲劳及损伤特性的归一化表征模型,提升了复杂服役条件下沥青混合料疲劳及损伤性能表征参数的有效性与完备性,为增强我国沥青路面的耐久性和可靠性设计提供理论基础。 第6章“复杂服役条件下路面结构疲劳破坏机理与规律及抗力模型”,基于交通荷载作用下沥青面层结构内部的三维应力状态特征,以及所建立的不同时温和应力状态下沥青混合料的强度破坏面,提出了一种疲劳抗力校核方法。该方法以等效应力为设计指标,以等效应力小于等于各结构层设计年限内的容许等效应力作为其疲劳破坏准则。同时,本章为分析复杂服役条件下全寿命周期沥青路面的疲劳损伤状态评估及剩余寿命预测奠定了理论基础。 第7章“结论与展望”对全文的主要研究成果进行了归纳总结,提炼了本研究的关键创新点,并展望了未来有待深入的研究方向,为在复杂服役条件下提升沥青路面疲劳耐久性提供了有力支撑和发展思路。