（道路与铁道工程专业论文）高速公路半刚性路面裂缝分析及养护技术研究.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方 式标明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：高劫 嗍吁硼硼 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) f 敝储躲硎翩繇彬缈日期：印嘶明川 山东大学硕士学位论文 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 第一章绪论1 1 1 课题提出及研究意义1 1 2 国内外研究现状2 1 2 1 高速公路养护的研究现状2 1 2 2 高速公路裂缝类病害养护研究现状4 1 3 研究内容5 1 4 研究技术路线6 第二章济青高速公路路面裂缝现状分析7 2 1 裂缝类病害概述7 2 2 横向裂缝7 2 2 1 反射裂缝8 2 2 2 温缩裂缝9 2 2 3 全线横缝分布情况l o 2 3 纵向裂缝1 5 2 3 1 沉降裂缝1 5 2 3 2 搭接裂缝1 5 2 3 3 疲劳裂缝1 6 2 3 4 全线纵缝分布情况1 6 2 4 块状裂缝2 0 2 4 1 基层强度低导致的块裂2 0 2 4 2 面层强度低导致的块裂2 0 2 4 3 全线块状裂缝分布情况2 1 2 5 龟裂2 5 2 5 1 基层强度太高导致的龟裂2 5 2 5 2 层间粘结不良导致的龟裂2 5 山东大学硕士学位论文 2 5 3 疲劳导致的龟裂2 5 2 5 4 全线龟裂分布情况2 6 2 6 小结3 0 第三章道路养护的表征方法研究3 1 3 1 养护工作表征方法研究3 1 3 i 1 济青高速正在使用的表征方法3 1 3 1 2 建议使用的表征方法3 4 3 2 济青高速的养护工作3 6 3 2 1 养护原则3 6 3 2 2 养护历程3 9 3 3 小结4 0 第四章半刚性路面开裂的力学相应4 1 4 i 有限元方法的基本原理4 l 4 1 1 有限元方法概述4 l 4 1 2 有限元方法的基本步骤4 2 4 2 弹性层状体系的基本假设4 4 4 3 有限元模型的建立4 4 4 3 1 路面结构模型4 4 4 3 2 临界破坏模式4 5 4 3 3 荷载接地模式一4 5 4 4 计算方案4 6 4 5 参数取值4 6 4 5 1 结构层底容许拉应力4 6 4 5 2 计算参数4 9 4 6 模拟计算及分析5 0 4 6 1 自上而下的裂缝5 0 4 6 2 自下而上的裂缝5 4 4 7 小结5 5 第五章裂缝处置措施的优化研究5 7 2 山东大学硕士学位论文 5 1 局部修补5 7 5 1 1 处置方法概述5 7 5 1 2 原设计方案5 9 5 1 3 方案优化6 0 5 2 大中修6 2 5 2 1 处置方法概述6 2 5 2 2 原设计方案6 3 5 2 3 方案优化6 5 5 3 小结6 8 第六章结论与展望6 9 6 1 结论6 9 6 2 创新点6 9 6 3 展望6 9 参考文献7 1 致谢7 4 在校期间研究成果及研究课题7 5 3 山东大学硕士学位论文 c o n t e n t s a b s t r a c ti nc h i n e s e i a b s t r a c t i i i c h a p t e r1 i n t r o d u c t i o n s 1 1 1r e s e a r c hb a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c e 1 1 2r e s e a r c hp r o g r e s sd o m e s t i c a l l ya n da b r o a d 2 1 2 1r e s e a r c hp r o g r e s so fd a m a g em a i n t e n a n c ei nf r e e w a y 2 1 2 2r e s e a r c hp r o g r e s so f c r a c km a i n t e n a n c ei nf r e e w a y 4 1 3r e s e a r c hc o n t e n t 5 1 4t e c h n i q u er o u t e 6 c h a p t e r2a n a l y s i so nt h ep a v e m e n tc r a c ko f j i q i n gf r e e w a y ”7 2 1s u m m a r yo f c r a c kd a m a g e 7 2 2t r a n s v e r s ec r a c k 7 2 2 1r e f l e c t e dc r a c k 8 2 2 2t e m p e r a t u r ec r a c k 9 2 2 3d i s t r i b u t i o no f t r a n s v e r s ec r a c ka l o n gt h er o a d 1 0 2 3l o n g i t u d i n a lc r a c k 15 2 3 1s e t t l e m e n tc r a c k 15 2 3 2j o i n i n gc r a c k 1 5 2 3 3t i r e dc r a c k 1 6 2 3 4d i s t r i b u t i o no f l o n g i t u d i n a lc r a c ka l o n gt h er o a d 16 2 4b l o c k yc r a c k 2 0 2 4 1b l o c k yc r a c kc a u s e db yl o wi n t e n s i t yo f g r a s sr o o t s 。2 0 2 4 2b l o c k yc r a c kc a u s e db yl o wi n t e n s i t yo fs u r f a c e 2 0 2 4 3d i s t r i b u t i o no f b l o c k yc r a c ka l o n gt h er o a d 2 1 2 5c h a p 2 5 2 5 1c h a pc a u s e db yh i g hi n t e n s i t yo fg r a s sr o o t s 2 5 2 5 2c h a pc a u s e db yb a df e l t i n gb e t w e e nl a y e r s 2 5 2 5 3c h a pc a u s e db yf a t i g u e 2 5 4 山东大学硕士学位论文 2 5 4d i s t r i b u t i o no fc h a pa l o n gt h er o a d 2 6 2 6c o n c l u s i o n s 3 0 c h a p t e r3s t u d yo nt o k e nm e a s u r eo f h i g h w a y m a i n t e n a n c e 3 1 3 1s t u d yo nt o k e nm e a s u r eo f m a i n t e n a n c e 3 1 3 1 1c u r r e n tt o k e nm e a s u r eo f j i q i n gf r e e w a y 3 1 3 1 2s u g g e s t e dt o k e nm e a s u r e ”3 4 3 2m a i n t e n a n c eo f j i q i n gf r e e w a y 3 6 3 2 1m a i n t e n a n c ep r i n c i p l e 3 6 3 2 2m a i n t e n a n c ec o u l e e 3 9 3 3c o n c l u s i o n s 4 0 c h a p t e r4 m e c h a n i c a lc o r r e s p o n do fc r a c ki ns e m i r i d i dp a v e m e n t 4 1 4 1t h e o r yo f f i n i t ee l e m e n t 4 1 4 1 1s u m m a r yo ff i n i t ee l e m e n t 4 1 4 1 2b a s i cs t e p so ff i n i t ee l e m e n t 4 2 4 2b a s i ch y p o t h e s i so fe l a s t i cs t r a t i f i e ds t r u c t u r e 4 4 4 3c o n s t r u c t i o no ff i n i t ee l e m e n tm o d e l 4 4 4 3 1m o d e lo f p a v e m e n ts t r u c t u r e 一4 4 4 3 2c r i t i c a ld a m a g es t y l e 4 5 4 3 3c o n t a c ts t y l eo f l o a d 4 5 4 4c o u n ts c h e m e 。4 6 4 5c o e f f i c i e n tv a l u e 4 6 4 5 1a d m i tp u l ls t r e s so fs t r u c t u r eb o t t o m 一4 6 4 5 2c o u n tc o e f f i c i e n t 4 9 4 6s i m u l a t i n gc o u n ta n da n a l y s i s 5 0 4 6 1c r a c kf r o mt o pt ob o s o m 5 0 4 6 2c r a c kf r o mb o r o mt ot o p 5 4 4 7c o n c l u s i o n s 一5 5 c h a p t e r5o p t i m i z e ds t u d yo nm a i n t e n a n c et e c h n i c so f c r a c k 5 7 5 1p a r tm a i n t e n a n c e 5 7 5 1 1s u m m a r yo f t r e a tm e a s u r e 5 7 s 5 1 2o r i 西n a lt r e a tm e a s u r e ”5 9 5 1 3o p t i m i z e dm e a s u r e “6 0 5 2b i go rh e a v yr e p a i r 6 2 5 2 1s m n m a r yo f t r e a tm e a s u r e 6 2 5 2 2o r i g i n a lt r e a tm e a s u r e 6 3 5 2 3o p t i m i z e dm e a s u r e 一6 5 5 3c o n d u s i o n s “6 8 c h a p t e r6c o n c l u s i o n s a n dp r o s p e c t 6 9 6 1c o n c l u s i o n s 一6 9 6 2i n n o v a t i o n ”6 9 6 3p r o s p e c t ”6 9 r e f e r e n c e 7 1 a c k n o w l e d g 锄e n t s ”7 4 a c h i e v e i n e n to fs t u d ya ts c h o o l 7 5 6 山东大学硕士学位论文 摘要 伴随着早期修建的高速公路陆续进入大修期，我国高速公路路面结构养护维 修任务r 趋繁重。半刚性路面作为我国主要的路面结构形式，在重载交通等诸多 因素的作用下，早期损坏较为严重。其中裂缝类病害是半刚性路面结构病害的主 要类型，并且，裂缝的出现进一步导致路面结构水损坏的发生。高速公路半刚性 路面养护维修中，裂缝的维修至关重要。本文依托济青高速维修工程，系统总结 了济青高速公路路面裂缝养护经验，研究了高速公路沥青路面的裂缝病害类型、 病害机理，并对维修技术方案进行了优化。 分析了济青高速公路不同类型裂缝的全线分布情况；根据历年检测数据，统 计了各种裂缝随时间的变化规律；结合济青高速裂缝病害的分布及变化规律，分 析了各类裂缝发生、发展的机理。 探究了济青高速病害、养护技术方案表征方法，提出了能全面反映路面病害、 维修方案时空分靠的路面养护技术表征方法，为路面病害分析、技术方案论证， 以及路面结构养护管理提供了科学的方法。 采用有限元软件a n s y s ，对路面结构完好、上面层开裂及半刚性基层开裂 的路面结构进行了三维有限元分析，分析了在温度、车载+ 温度作用下的路面结 构力学状态，探讨了不同裂缝发生、发展的机理，以及横向裂缝对其他病害( 尤 其是纵向裂缝) 的诱导机理。 分析了裂缝灌缝技术，提出了根据裂缝形状确定是否开槽灌封的建议，提出 开槽形状应采用圆形、椭圆形槽形。 对济青高速青岛段路面结构维修方案进行了优化设计，针对常见的上基层开 裂病害，计算分析了铣刨上基层、保留上基层、保留上基层并在上基层上铺设玻 纤格栅路面结构受力状态，提出了保留上基层并铺设玻纤格栅处置维修技术方 案。 研究对高速公路裂缝类病害的养护、维修与预防具有重要意义。 山东大学硕士学位论文 关键词：表征方法；裂缝机理；开槽形状；玻纤格栅；铣刨层位 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t a sm a n ye a r l yf r e e w a y sb e c o m eo v e r h a u l e d ，t h er e p a i rt a s ki sb e c o m i n gs e r i o u s a st h em a j o rs t y l eo fp a v e m e n t si no u rc o u n t r y ，s e m i - r i g i dp a v e m e n th a st u r n e du p m u c he a r l yd a m a g eb e c a u s eo ft h eo v e rl o a d i n g ，a m o n gt h er e a s o n so ft h e o v e r h a u l i n g , c r a c kd a m a g ep l a y sa ni m p o r t a n tr o l e ，a n d t h ec r a c kc a u s e sw a t e r d a m a g ei n a d v a n c e s oi ti si m p o r t a n tt or e p a i rt h ec r a c k d e p e n d i n go nt h e o v e r h a u l i n go fj i q i n gf r e e w a y , t h i sp a p e rs u m m a r i s e st h ee x p e r i e n c ei nt h ec r a c k m a i n t e n a n c e , s t u d i e st h es t y l e sa n dm e c h a n i s mo fc r a c kd a m a g ei nf r e e w a y , a n d o p t i m i z e st h em a i n t e n a n c e t e c h n i c s t h i sp a p e rs u m m a r i z e st h ed i s t r i b u t i o no fc r a c kd a m a g ei nj i q i n gf r e e w a y , t h e n i tg a i n st h ec h a n g i n gr u l e so ft h ec r a c kd a m a g ea c c o r d i n gt oa n n u a lc h e c k i n gd a t a ， m e a n w h i l e ，b a s e do nt h ed i s t r i b u t i n ga n dc h a n g i n gr u l e so ft h ec r a c kd a m a g e ，i t a n a l y s e st h em e c h a n i s mo fc r a c k se m e r g i n ga n dd e v e l o p i n gi nt h e o r y t h i sp a p e rs t u d i e st h et o k e nm e a s u r eo fd a m a g ea n dm a i n t e n a n c em e a s u r e ，p u t s f o r w a r dt h es u g g e s t e dt o k e nm e a s u r e ，w h i c hc a ni n d i c a t et h ed i s t r i b u t i n ga n d c h a n g i n gr u l e s t h es t u d yp u t sf o r w a r ds c i e n t i f i cm e a s u r e i n d a m a g ea n a l y s i s ， m a i n t e n a n c em e a s u r ee v a l u a t i o na n dm a i n t e n a n c em a n a g e m e n t u s i n ga n s y s ，t h i sp a p e r d o e st h r e e df i n i t ee l e m e n ta n a l y s i si nt h r e e c o n d i t i o n s ，w h i c hc o n t a i np a v e m e n tw i t hp e r f e c ts t r u c t u r e ，c r a c ki ng r a s sr o o t sa n d s u r f a c ec r a c k ，i ts t u d i e st h es t r e s si np a v e m e n tu n d e rt h ec o n d i t i o n so ft e m p e r a t u r e a n ds t a n d a r dt r a f f i cl o a d ，e x p l a i n st h em e c h a n i s mo fc r a c k se m e r g i n ga n dd e v e l o p i n g ， t h e ni ts t u d i e st h ei n d u c i n ge f f e c to ft h et r a n s v e r s ec r a c kt oo t h e rd a m a g e ，e s p e c i a l l y t ot h el o n g i t u d i n a lc r a c k ，a n df i n a l l yg a i n st h em e c h a n i s m t h ep a p e ra n a l y s e sc r a c kr e p a i r i n gm e a s u r e ，p u t sf o r w a r dt h a tt h en o t c h i n g s h o u l db ec o n f i r m e db yt h ec r a c ks h a p ea n dt h es h a p es h o u l db ed e s i g n e dw i t hc i r c l e ， e l l i p s e o p t i m i z e dm e a s u r ei sd o n et ot h eo r i g i n a ld e s i g nm e a s u r ei nq i n g d a os e c t i o n ，i n i i i 山东大学硕士学位论文 a l l u s i o nt ot h ec o m m o nc r a c ka tg r a s sr o o t s ，t h ep a p e ra n a l y s e st h es t r e s si nt h r e e c o n d i t i o n s ，w h i c hi n c l u d es t r u c t u r e sw i t hu pg r a s sr o o t sm i l l e da n dn o t ，s t r u c t u r ew i t h u pg r a s sr o o t sl e f ta n df i b e r g l a s sg e o g r i dc o v e r e d ，i nt h ee n d ，t h er e a s o n a b l em i l l i n g l a y e ri sc o m eu pw i t h t h es t u d yh a si m p o r t a n ts i g n i f i c a n c ei nt h em a i n t e n a n c ea n dp r e v e n t i o no ft h e d a m a g ei nf r e e w a y k e y w o r d s ：t o k e nm e a s u r e ；c r a c km e c h a n i s m ；n o t c h i n gs h a p e ；f i b e r g l a s sg e o g r i d ； m i l l i n gl a y e r i v 山东大学硕士学位论文 1 1 课题提出及研究意义 第一章绪论 随着我国国民经济的发展，高速公路建设取得前所未有的成就，截至2 0 0 5 年年底，我国高速公路通车里程己超过4 万公里，位居世界第二位。2 0 0 8 年底 总里程突破6 万公里，2 0 0 9 年6 月，全国高速公路总里程已达7 5 万公里，高 速公路总里程增速惊人。根据华夏时报的报道，如果把现在各省规划都算上， 高速公路总里程将有大约1 8 万公里n 1 。而世界高速公路里程最多的国家美国， 也只有8 万公里左右。现阶段，金融危机的阴影还没有完全消退，全国还在大规 模地新建高速公路以拉动内需，可见相当一段时间内，高速公路的兴建工作仍将 如火如茶，按照公路建设规律，当高速公路建设规模达到一定程度时，养护管理 将成为道路管理部门的工作重点，而大修将成为其工作的一个重要方面。自从我 国1 9 8 8 年第一条高速公路通车以来，早期修建的高等级公路相继进入大修期， 大修任务日渐增加，按照沥青路面的设计寿命( 1 0 一1 5 年) ，从现在起，据分析 每年有1 2 的沥青路面需要翻修乜1 ，这成为我国公路建设和管理部门面临的重要 任务。而公路养护的技术及管理研究也越来越受重视起来，国内从事公路技术研 究的学者纷纷投身公路养护的研究，交通部公路科学研究院开发出c p m s ( 公路 路面管理系统) 来指导全国高速公路的养护和管理工作，并于2 0 0 6 年成立了公 路养护管理中心。 由于诸多方面的原因，我国高等级公路早期病害严重，有的路面在通车后 卜2 年就出现大面积破坏，甚至有当年通车当年坏的情况发生。当高速公路沥青 路面的病害不是单纯的某一种病害而是多种病害混合在一起，沉陷，车辙，龟裂 等多种病害相互伴生是沥青路面达到使用寿命末期的一个征兆。这表明高速公路 沥青路面已经达到了设计极限状态，需尽快进行大修整治。大修工程是提高路况 质量的根本措施，制定大修方案时要根据该路设计年限使用期，并考虑四项指标 路面破损率系数：路面强度系数：面层平整度系数，o 面层摩擦系数d 1 。其 中主要以破损率系数为依据，同时考虑其他三项指标，分轻重缓急，逐年进行大 修，使路面有计划地得到改善，不断提高公路质量。交通部组织的调查表明，我 山东大学硕士学位论文 国各省份均有不少高等级公路沥青路面存在不同程度的早期病害现象，造成了极 大的浪费，也造成了非常不好的社会影响，各种病害相继出现使得沥青路面的使 用性能急剧下降，危及着行车安全，这也急需寻求合适的解决方案。如何及时有 效、经济合理地进行大修成为公路管理部门面临的急需解决的重要课题。 作为山东省第一条高速公路，济青高速公路自通车以来运行状态良好，是中 国高速公路的典范，但在多年重载交通的作用下，济青高速公路也先后出现了多 种病害，济青高速运营期间，也进行了不断的养护和维修工作，但大多是凭经验 进行的，沥青路面养护技术规范仅是大体指出了不同病害的处理措施，一般化较 强，对不同原因导致的不同病害缺乏更加细致的指导，故养护工作缺乏卓有成效 的理论指导，本课题将着重研究高速公路沥青路面的裂缝病害，将裂缝病害机理 和处置措施上升到理论高度，并研究裂缝发生、发展的过程，研究将对高速公路 沥青路面中裂缝病害的处置提供更为科学的指导，在节约工程量、降低养护成本、 延长养护后的使用寿命等方面具有相当的理论和工程意义。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 高速公路养护的研究现状 国内外对高速公路病害养护的研究主要涉及以下几方面：养护管理、养护材 料、养护机械、养护技术、养护评价。 养护维修管理方面，上世纪7 0 年代末，美国德克萨斯大学汉德森教授等运 用运筹学与系统工程理论开发了“路面养护管理系统( p m s ) n h 引。随后，美国 和加拿大的许多州和省相继建立和实施路面管理系统。到了8 0 年代中期，约有 3 5 个州和省已经建成或基本建成了路面管理系统。8 0 年代末，不断完善的p m s 系统已经被高速公路管理部门采纳，作为政府决策确定养护对策的必备程序砸1 。 我国8 0 年代中期开始接触路面管理系统，1 9 8 4 年至1 9 8 5 年，我国开展“沥青 路面养护系统 技术合作，1 9 8 6 年至1 9 9 0 年我国确立了“干线公路路面养护系 统技术开发 国家重点科技攻关课题，由交通部公路科研所主持，开发出c p m s ( 公路路面管理系统) 来指导全国高速公路的养护和管理工作h 1 。1 9 9 1 年，在引 进和消化国外技术的基础上，由交通部公路科学研究所与同济大学、北京、广东 等地区联合成功开发出干线公路( 省市级) 路面评价养护系统( p e m s ) ，标志着我国 2 山东大学硕士学位论文 在路面管理水平上达到了一个新的水平阳3 。山东大学祝秀海、河北工业大学王栋、 大连理工大学何云民、华中科技大学李洪谦、南京理工大学郭术铭等基于c p m s 的各项指标，各自结合具体工程对高速公路养护进行了综合评价，得到了一些对 我国高速公路养护管理体制迸一步完善的启示阳刊。 高速公路路面养护技术、养护材料与养护机械也逐步开发完善，并且形成了 成套技术。目前美国正在进行的s h r p 第二阶段研究计划l t p p 长期路用性能 研究计划。规划专题对路面大修技术进行研究，现已提出阶段性成果，它利用国 家路面性能数据库( n p p d b ) 已获得的数据，评价现有设计方法，改进路面维修策 略和新建路面的设计过程，确定荷载、环境、材料特性及其变异性、施工质量和 养护水平对路面性能的影响n 引。另外，本世纪初，在美国n c h r p 计划资助下，由 k a t h l e e n 主持进行高速公路路面修复成套技术研究，这项研究回顾各州交通厅 的路面修复实践、路面维修历史、修复技术和修复方案等，并初步提出了路面维 修方案和工艺n5 i 。与国外以柔性基层为特点的路面结构不同，我国长期发展而来 的是以半刚性基层为主的半刚性路面，路面病害类型、病害程度以及病害的处理 方式有其本身的特点，针对中国高速路的特点，交通部编制了专门的公路沥青路 面养护技术规范，对各种路面常见病害进行了较详尽的分类汇总，并提出了各自 的处置方案及施工工艺。国内不少学者、研究人员在养护方面也不断开发新技术， 河北工业大学付丽琴依托京秦高速养护工作对沥青路面病害及养护措施进行了 较细致的研究n 们；东南大学张文浩等研究了微表处在高速公路养护中的应用e 1 7 ； 长安大学李彩霞依托广佛高速大修工程，系统地研究总结了高速公路沥青路面大 修技术n 舳；长安大学付清华研究了甘肃高寒阴湿地区公路典型病害的防治方法 1 9 】 国内外对高速公路的维修工作后期评价研究多为经济性评价，如长安大学白 秀忠、曲怀海、张军、东南大学尹应梅等都对维修方案进行了经济性论证嘞哪3 。 在跟踪观察检测方面，长安大学白秀中结合济青高速济南段的维修工作做了三次 回访，用肉眼观测和简单量测方式验证了维修方案的效果，但限于条件限制，并 未取得弯沉、平整度、抗滑等具体检测指标；长沙理工大学曹志远在水泥路面加 铺沥青罩面工程后对抗滑性、渗水性和粘结性进行了检测瞳4 i 。由于种种原因，专 家学者对某养护方案的跟踪研究较少，仅有的也不够细致，急需细致跟踪研究养 3 山东大学硕士学位论文 护后病害的发展及各项检测指标的变化规律，进而准确地对养护方案进行评价。 1 2 2 高速公路裂缝类病害养护研究现状 单纯裂缝类病害的处置方法一般有清缝灌缝、扩缝灌缝、压缝带处治面层裂 缝，而当裂缝较严重且伴有其他病害时，一般需采取封层或罩面处置。国内外学 者对裂缝处置的研究多为裂缝机械、材料的改进和灌缝、压缝等技术的优化。美 国生产了全新玻纤复合防裂材料t r u p a v e 聚酯玻纤布对反射裂缝或基层拼接缝 进行病害处理和防治，其主要优点是能有效防止改建工程的反射裂缝和水破坏， 中交二公局的薛成对其应用进行了研究，应用于沪宁高速改建工程的新旧路面拼 接缝防治，效果良好嘲；长安大学马进福对道路灌缝机的关键技术进行了研究， 改进了灌缝机的搅拌和加热技术瞳叼。总体来说，对裂缝的研究主要集中在以下几 方面：裂缝发生发展机理的力学分析、裂缝发生发展的断裂力学模拟、裂缝处置 措施的优化研究。 在裂缝机理及处置措施研究方面，长安大学李连升依托河南省高速公路的养 护维修，利用模糊回归理论，对裂缝和坑槽病害的维修率进行了研究，得到坑槽 与裂缝养护维修率的计算公式。最后给出了可以根据已知变量预测下一年坑槽与 裂缝养护维修率的回归公式嘲；长安大学张碧琴等、北京工业大学邓洪亮等、河 北京秦高速管理处高艳丽等、山东水利职业学院赵洪利等、河南叶信高速建设公 司张爱民等分别结合具体工程，汇总了沥青路面的裂缝类型，给出了常见的裂缝 处置措施，并就效果进行了分析陋3 2 1 ；河南省交通规划勘察设计院李小重、山西 省交通建设工程监理总公司刘子忠等，分析研究了半刚性基层裂缝的处理与防治 陋3 4 1 ；湖南交通职业技术学院唐杰军等依托河南叶信高速，对高路堤沥青路面纵 向裂缝的类型及成因进行了统计分析，得出了路基填高与纵缝类型的关系啪1 。 在裂缝的理论模拟研究方面，现在多基于断裂力学，用应力强度因子来表征 裂缝的开裂与扩展机理，长沙交通学院郑健龙等将基层中含有贯穿裂缝的路面体 简化为二维模型，以应力强度因子作为表征参量，探讨了车辆荷载对称作用和非 对称作用下基层和面层之间加入软弱层对防止反射裂缝的效果，得出软弱层可以 防止基层中的裂缝向上反射的结论汹1 ；基于沥青路面未通车前就出现的初始裂缝 现象，佛山大学吴赣昌等分析了温度场对路面体的影响，通过积分变换和广义解 析函数边值理论获得了温度场作用下含裂缝路面体的解析解，并探讨了路面材料 4 山东大学硕士学位论文 和结构的优化设计d 引；西安理工大学彭妙娟等从西三线实际工程出发，针对基层 中含有贯穿裂缝的路面层状体模型，考虑车辆荷载和温度应力的作用进行了三维 有限元断裂力学分析啪1 ；浙江大学王金昌等对沥青混凝土路面表面裂缝和反射裂 缝进行了疲劳变温损伤分析d 引；湖南大学的马正军等分析了沥青路面表面裂缝疲 劳产生机理，重点讨论了结构层厚度、模量对应力强度因子的影响n 引； 长安大学的康敬东等、何波等先后研究了沥青路面裂缝和坑槽的破损机理及 修补技术，在材料、施工工艺等方面汇总了裂缝类的养护工作，并探究了裂缝的 发生机理“1 刈；中南大学周志刚等利用疲劳损伤力学研究了沥青路面的疲劳开裂 问题羽；西南交通大学的毛成等利用a p c p p s 2 d 研究了沥青路面裂纹的形成机理 及裂缝扩展钔；长沙理工大学的胡杰等研究了沥青稳定碎石基层的抗裂机理h 5 1 。 在高速公路裂缝病害的养护管理方面，国内外学者关注较少，主要的研究都 集中在道路的整体养护管理上，未见针对裂缝的小修保养管理的研究。 综上所述，近年来，国内外学者针对高速公路沥青路面病害养护和裂缝类养 护进行了大量的研究和实践，研究涉及养护管理及评价、养护技术、裂缝处置机 械的改进，裂缝类病害的机理及处置措施、裂缝的理论模拟。而对高速公路沥青 路面裂缝类病害系统研究较少，现有对裂缝机理及处置措施的研究多以沥青路面 养护技术规范为依据，应用性较强，但缺乏强有力的理论支持，即缺乏对各裂缝 类病害机理的系统有限元力学响应分析，对裂缝病害处置措施缺乏理论效果分析 与评价，对裂缝的处置一般严格按照规范进行，缺乏一定的创新。 1 3 研究内容 本课题依托济青高速公路路面病害评估与维修处理项目，考虑该地区的自然 环境、水文、地质条件、筑路材料供应情况、荷载和交通状况、施工和养护等因 素，主要研究内容如下： 1 、对济青高速全线进行全面调查，包括济青高速设计施工资料调查、建成 通车后的交通量及轴载分布调查、路面病害发展过程及路面维修工作的调研分析 及路面现状调查，系统地给出各类路面病害维修技术，系统地给出符合实际，经 济适用的路面病害早期预防和防治技术。 2 、针对高速公路沥青路面的裂缝病害，对裂缝的发生、发展机理做重点研 究。 5 山东大学硕士学位论文 3 、评价济青高速公路现有裂缝养护措施的效果，通过模拟计算分析给出更 加符合实际、经济合理的裂缝维修技术。 1 4 研究技术路线 1 、对济青高速进行全面调查，到相关部门取得电子版及纸质资料，归纳总 结分析，得到道路修建的各项指标、历年的交通量及检测指标。 2 、依据公路养护的影像资料，依规范的病害分类找出各种典型裂缝病害的 位置，对应汇总出这些点位的路面结构及类型、路基土质及填高、设计施工的控 制指标、竣工验收的弯沉等指标、通车后的交通荷载情况、历年的弯沉及综合检 测报告，根据这些指标建立有限元模型，理论模拟裂缝发生、发展的机理。 3 、根据综合检测报告等，汇总得到济青高速全线的病害分布规律及其随时 间的变化规律。 4 、汇总分析并评价济青高速路面养护工作的表征方法，进一步得出更合理 的路面养护表征方法，该方法可以更充分地反映济青高速的养护工作在时间、空 间上的分布及变化规律，并采用该方法汇总得出济青高速的路面养