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瀝青材料土工實驗總結
總結是在某一時期、某一項目或某些工作告一段落或者全部完成后進行回顧檢查、分析評價，從而得出教訓和一些規(guī)律性認識的一種書面材料，它可以使我們更有效率，為此要我們寫一份總結。你想知道總結怎么寫嗎？以下是小編為大家整理的瀝青材料土工實驗總結，歡迎閱讀與收藏。
第一章低造價瀝青路面結構類型及其土工合成材料潛在作用
詳細地總結分析了國內(nèi)外低造價瀝青路面的結構類型，認為土工合成材料設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；設置在基層與面層之間時影響瀝青面層的疲勞開裂、半剛性基層瀝青路面的反射裂縫、瀝青路面的車轍。土工合成材料在低造價瀝青路面中的潛在作用可以概括為三類主要作用：加筋，隔離與防滲。
第二章試驗路鋪設方案、施工與測試
介紹了試驗路基本情況、瀝青路面結構試驗方案、現(xiàn)場施工、原材料及各結構層性質(zhì)試驗、現(xiàn)場試驗檢測。
試驗路選在張家界至羅依溪二級公路K45+500～K45+980段，其中填方200米，挖方280米。試驗路按照不同的基層材料（級配碎石、水泥穩(wěn)定碎石）、是否鋪設土工合成材料、不同類型土工合成材料（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個方案鋪設，面層統(tǒng)一采用2.5cm細粒式瀝青混凝土＋4cm熱拌瀝青碎石。
試驗路于20xx年10月底通車運行，跟蹤觀測的結果表明，整個試驗路段使用狀況良好。
第三章粒料層回彈模量非線性模型及其參數(shù)反算
采用確定性優(yōu)化反算方法，針對承載板多級非線性荷載，模擬承載板測路面彎沉的過程，編制了非線性有限元計算程序，對柔性路面結構層材料特性反算進行了系統(tǒng)的研究，主要成果包括:
�。�1）在增量計算時引入迭代加速技術，改進高斯求解過程，有效地加快了計算速度；引入局部應力磨平技術，以及增量法的多階自校正技術，極大的提高了非線性計算的精度，取得良好效果。
（2）采用了改進的非線性最小二乘優(yōu)化方法－Marquardt法，并且針對本問題對該方法進行了相應改進，包括對病態(tài)矩陣判定條件以及靈敏度矩陣修正系數(shù)的轉換，在將該方法引入本問題以后，由于實現(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)過多種材料非線性本構模型的比選，最后選擇了適應性較強的三參數(shù)模型來模擬碎石土、碎石基層材料的非線性性質(zhì)。實際計算證明，該模型對反算材料性質(zhì)模擬效果較好，反算彎沉與實測彎沉吻合程度高，能夠滿足工程中的實際需求。
�。�4）在選定的試驗路段上，隨著施工的進展，在路基、底基層、基層上分別進行了承載板彎沉檢測，并且利用計算機模擬該過程進行了材料非線性特性參數(shù)反算。實際應用情況表明，靜力線彈性反分析方法得到的結果在某些情況下明顯不合理，而考慮應力非線性特性則可以給出合理的解答。
�。�5）結合反算所得數(shù)據(jù)進行了分析，校核了參數(shù)的準確性。同時，探討了承載板下的路面結構層模量非線性分布規(guī)律：
第四章土工合成材料加筋瀝青路面的作用機理分析
1、進行了土工合成材料加筋瀝青砼試件疲勞損傷試驗及分析
這一部分主要工作及結論包括：
①瀝青路面分析儀（APA）往返輪載疲勞試驗試驗結果表明，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。
②采用有限元方法確定了APA梁式試件跨中應力分布，并結合彎曲試件疲勞損傷損傷演化方程，計算得到瀝青材料疲勞損傷模型中的特征參數(shù)。
�、厶岢鯝PA梁式試件力學模型，根據(jù)所得到的疲勞損傷特征參數(shù)，采用損傷力學有限元方法，模擬計算APA梁式試件的疲勞損傷斷裂過程，分析試件疲勞損傷過程中的彎拉應力、跨中位移、損傷變量、裂紋擴展速率等的變化規(guī)律，預測瀝青混合料試件失穩(wěn)斷裂時的裂紋長度，并比較加筋材料的加筋效果。疲勞壽命的數(shù)值模擬結果與試驗結果吻合較好。證明了在APA試件彎曲疲勞試驗情況下所提出的瀝青混合料疲勞損傷模型的有效性。
④關于疲勞裂紋形成階段和擴展階段的疲勞壽命分析指出，對于APA彎曲梁試件，其疲勞裂紋擴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
得到如下結論：
�。�1）對于級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土工加筋材料，以提高瀝青面層抗裂能力，從而延長級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)，應盡量選用抗拉能力強的土工加筋材料，以充分發(fā)揮其加筋延長瀝青路面使用壽命的作用。
�。�2）對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，延長瀝青路面使用壽命。
第五章土工合成材料在低造價瀝青路面中的應用原理與設計方法
系統(tǒng)地總結了土工合成材料在低造價瀝青路面中所發(fā)揮的抗疲勞開裂、車轍和反射裂縫等各類作用，闡述了各類作用中土工合成材料的應用原理，并提出了有關的設計思路和方法以及對土工合成材料的技術要求。主要研究工作包括：
(1)土工合成材料改善低造價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，加強粒料基層結構和疲勞損壞過程中路面結構的整體性，提高使用過程中路面結構層的支承剛度與強度。
對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力水平、從而延長半剛性基層疲勞開裂壽命，以及控制半剛性基層疲勞裂縫向上擴展的速率、從而延長瀝青路面整個結構開裂破壞的疲勞壽命。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，需要選用更為高強的土工加筋材料。此時，可以先按照《公路瀝青路面設計規(guī)范》設計未鋪設土工加筋材料的半剛性基層厚度，再除以對應的半剛性基層加筋厚度折減系數(shù)k1，作為鋪設土工加筋材料半剛性基層的設計厚度。
對于柔性路面，若將土工加筋材料布置在路基與粒料基層之間，除了增強粒料基層和路基土的側向約束作用之外，還可將荷載擴散到更大范圍，以及在抗車轍或軟基等情形時提供向上的張力、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。設計時，可將未鋪設土工加筋材料的粒料基層設計厚度除以柔性基層加筋厚度折減系數(shù)k2，作為應用土工加筋材料的粒料基層厚度。根據(jù)本項目研究和相關的試驗研究，將土工加筋材料鋪設在路基與粒料基層之間時，發(fā)揮其加筋作用的粒料基層的適宜厚度應在20-30cm以內(nèi)，與加筋材料的特性有關。若加筋材料張拉模量高，可適用于較厚的粒料基層。
對于柔性路面，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裂后抑制裂縫向上擴展速率�？蓵簳r按常規(guī)的無筋的柔性路面進行設計，然后將粒料基層的設計厚度除以厚度折減系數(shù)（一般設計時已知瀝青厚度，將粒料基層作為設計層）。這一粒料基層厚度折減系數(shù)可取為1.1。
�、谕ㄟ^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，保證使用過程中它們的支承剛度和強度不受到水的不利影響。
當土工合成材料起隔離作用時，應選擇土工織物類材料。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集料進入路基或基層內(nèi)造成土污染，避免所進入的結構層滲透性和水穩(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，及時疏導排除路基內(nèi)部水分，避免路基抗變形能力降低。對于有地下水冒出的挖方路段，在路基頂面鋪設防滲土工布，成效顯著。
(2)應用土工合成材料防治低造價瀝青路面車轍，可將之布置在兩種層位達到其目的。一是將土工合成材料設置在基層與路基之間，可以改善結構支承剛度、降低路基頂面壓應變，從而減少車轍的應用情形之外；一是將土工合成材料布置在瀝青面層與粒料基層之間，可進一步改善瀝青路面抗車轍能力。
借助Giroud等人對未加鋪整體性面層的粒料路面的車轍問題的解決方法，應用地基承載力理論和交通荷載動態(tài)效應經(jīng)驗公式，對本項目研究對象，提出了應用土工合成材料防治低造價瀝青路面車轍的設計方法。
可根據(jù)所提供的方法進行兩類設計。一是先選定土工合成材料類型，根據(jù)其抗拉強度，設計基層厚度；一是先設定結構層厚度，計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型。并據(jù)此探討了試驗路應用土工合成材料防治瀝青路面車轍的合理性。
(3)土工合成材料（土工布、玻璃纖維格柵等）在防止反射裂縫時所發(fā)揮的力學效應主要包括：軟弱夾層作用（應力吸收薄膜），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間；橋聯(lián)作用，裂縫進入瀝青混凝土面層后，土工合成材料將使開裂斷面具有一定的抗彎拉能力，減少裂縫張開變形，降低裂縫尖端的拉應力集中；嵌鎖咬合作用，將提高開裂斷面抗剪切傳荷能力，降低裂縫尖端的剪應力集中。
第六章土工合成材料應用于低造價瀝青路面的技術經(jīng)濟分析
分析表明，如果在泥結碎石底基層與級配碎石基層之間鋪設土工格網(wǎng)，可以節(jié)約造價7.6萬元/公里；如果在級配碎石基層與面層之間鋪設防裂土工布，可以節(jié)約造價2.23萬元/公里；如果在挖方路段路基與水泥穩(wěn)定碎石基層之間設置防滲土工布，可以節(jié)約造價1.52萬元/公里。
試驗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瀝青路面的應用就技術和經(jīng)濟性而言是可行的，可以起到降低工程造價、延長使用壽命的作用，有推廣應用價值。
第七章結論與建議
對項目研究的主要成果進行了概括，主要研究成果包括：
(1)通過廣泛調(diào)研分析，總結提出了低造價瀝青路面結構形式以及適宜的結構層厚度。在此基礎上，結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瀝青路面結構中的潛在作用，提出了土工合成材料作用發(fā)揮中所涉及的低造價瀝青路面結構問題以及技術難點，為項目的開展提供了研究思路。
(2)根據(jù)湖南省公路建設實際情況，選擇張家界-羅依溪公路瀝青路面作為試驗工程，制定了瀝青路面結構方案、試驗路施工技術方案及試驗檢測方案，并結合試驗工程施工進度，進行了現(xiàn)場承載板試驗等試驗檢測。近兩年的跟蹤觀測表明，項目至今成功地應用土工合成材料解決了低造價瀝青路面存在的結構問題。
(3)首次針對承載板多級非線性荷載特點，采用確定性優(yōu)化反算方法，包括引入Aitken迭代加速技術、改進非線性最小二乘法優(yōu)化方法－Marquardt法，模擬承載板檢測路面彎沉的過程，開發(fā)了基于非線性有限元的粒料層回彈模量非線性模型參數(shù)反算程序，結合試驗工程的路基、底基層和基層頂面現(xiàn)場承載板彎沉檢測，對粒料層回彈模量非線性模型參數(shù)反算問題進行了系統(tǒng)的研究分析。同時，探討了承載板下的路面結構層模量非線性分布規(guī)律。
(4)利用美國SHRP開發(fā)的瀝青路面分析儀（APA）進行室內(nèi)瀝青混凝土疲勞損傷試驗，并采用疲勞損傷力學理論與方法開展了土工合成材料加筋瀝青混凝土試件疲勞損傷室內(nèi)試驗數(shù)值仿真模擬分析，為后續(xù)機理分析與設計方法的提出提供了試驗依據(jù)和疲勞損傷分析方法。
(5)首次建立了加筋和無筋狀態(tài)下無結合料粒料基層和半剛性基層瀝青路面結構疲勞損傷分析模型，針對試驗路不同結構方案開展了瀝青路面結構疲勞損傷演化過程模擬分析，探討了不同結構類型瀝青路面的破壞形式和土工合成材料處治機理，為后續(xù)長期效益分析提供了理論基礎和試驗依據(jù)。
(6)根據(jù)調(diào)研與項目研究，首次系統(tǒng)地總結了土工合成材料在低造價瀝青路面中所發(fā)揮的抗疲勞開裂、車轍和反射裂縫等各類作用，闡述了各類作用中合理應用土工合成材料的原理，并提出了有關的設計思路和方法以及對土工合成材料的技術要求。
(7)針對布置在低造價瀝青路面中不同層位的土工合成材料防治路面車轍的作用特點，借助Giroud等人對未加鋪整體性面層的粒料路面的車轍問題的解決方法，綜合應用地基承載力理論和交通荷載動態(tài)效應經(jīng)驗公式，首次提出了應用土工合成材料防治低造價瀝青路面車轍的設計方法。并據(jù)此探討了試驗路應用土工合成材料防治瀝青路面車轍的合理性。
(8)根據(jù)瀝青路面結構的疲勞壽命預測和承載能力分析等，分析了應用土工合成材料的直接效益和長期效益。在此基礎上，開展了應用土工合成材料處治低造價瀝青路面的技術經(jīng)濟性分析。最后，研究報告還根據(jù)理論分析和室內(nèi)外試驗研究的結果，從材料選擇與設計參數(shù)、設計方法和步驟以及施工注意事項等多方面提出了土工合成材料在低造價瀝青路面中的應用指南。
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