基于节能减排理念的矿区重载路面结构研究

【摘要】：随着国家经济和道路交通运输事业的不断发展，我国机动车辆明显增多，有关内蒙、河南、山西等一些重要矿区的调查显示，大中型车辆所占比例不断增加，汽车超载现象变的越来越严重，使得路面极易遭到损害，从而影响了道路使用寿命。目前，温室气体的大量排放导致气候变暖，给环境带来了不利影响。国家对各行各业都提出了节能减排的要求，尽可能的降低对环境的影响，使得人与自然能够和谐的相处。因此，开展基于节能减排理念的矿区重载路面的结构研究具有一定的现实意义和社会意义。 本文针对矿区路面承受重载车辆影响的特点，结合国内相关资料，分析了矿区沥青路面的病害类型、病害成因以及病害防治措施。基于弹性层状体系理论，采用Bisar3.0软件进行了沥青路面力学响应分析，得到了不同结构参数下路面结构力学指标的变化规律，并推荐了适应于矿区重交通的路面结构。 根据推荐的路面结构，基于生命周期评价（LCA）方法，对两种路面结构的碳排放量和能耗值在不同阶段（材料物化阶段、施工阶段、运营管理阶段和结构拆除阶段）分别进行了计算分析，并总结归纳了公路相关产品的碳排放和能耗清单，为低碳路面的选择提供理论依据。本研究为公路全生命周期对环境负荷影响评价作了初步探索，对如何选择路面结构和提升道路工程建设中的节能减排具有重要的社会意义和工程价值。 【关键词】：沥青路面 矿区 重载 生命周期评价 碳排放 能源消耗 节能减排
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U416.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.3 研究内容12-14
• 第二章 矿区沥青路面的病害研究14-20
• 2.1 矿区沥青路面的病害类型14-16
• 2.1.1 裂缝14-15
• 2.1.2 车辙15-16
• 2.1.3 坑槽16
• 2.1.4 水损坏16
• 2.2 矿区沥青路面的病害原因分析16-18
• 2.2.1 原材料的影响16-17
• 2.2.2 超载车辆的影响17
• 2.2.3 施工因素的影响17-18
• 2.2.4 养护和管理的影响18
• 2.3 矿区沥青路面的病害的防治措施18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第三章 沥青路面结构的力学响应研究20-56
• 3.1 路面结构和参数的确定20
• 3.2 重载荷载图式20-22
• 3.3 沥青路面层间剪应力及影响因素分析22-34
• 3.3.1 层间抗剪强度的构成22-23
• 3.3.2 层间最大剪应力的位置分析23-24
• 3.3.3 厚度对层间最大剪应力的影响24-25
• 3.3.4 模量对层间最大剪应力的影响25-30
• 3.3.5 温度对层间最大剪应力的影响30-31
• 3.3.6 超载和水平力系数的影响31-34
• 3.4 沥青路面剪应力及影响因素的分析34-42
• 3.4.1 厚度对面层最大剪应力的影响35-37
• 3.4.2 模量对面层最大剪应力的影响37-39
• 3.4.3 水平力系数对面层最大剪应力的影响39-40
• 3.4.4 重载对面层最大剪应力的影响40-42
• 3.5 面层层底拉应力、拉应变分析42-47
• 3.5.1 厚度对面层层底拉应力和拉应变的影响42-44
• 3.5.2 模量对面层层底拉应力和拉应变的影响44-46
• 3.5.3 超载对面层层底拉应力和拉应变的影响46-47
• 3.6 半刚性基层和底基层的层底拉应力分析47-53
• 3.6.1 厚度对半刚性基层和底基层层底拉应力的影响47-49
• 3.6.2 模量对半刚性基层和底基层层底拉应力的影响49-52
• 3.6.3 超载对半刚性基层和底基层层底拉应力的影响52-53
• 3.7 矿区重载路面结构的推荐53-54
• 3.8 本章小结54-56
• 第四章 低碳路面的理念及评价方法研究56-65
• 4.1 低碳路面的理念和内涵56-57
• 4.2 生命周期评价（LCA）方法概述57-61
• 4.2.1 生命周期评价产生的背景57
• 4.2.2 生命周期评价的定义57-58
• 4.2.3 生命周期评价的步骤58-61
• 4.3 路面相关产品的环境负荷清单61-64
• 4.3.1 能源的清单61-62
• 4.3.2 原材料的清单62-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第五章 基于 LCA 的路面能耗与碳排放研究65-79
• 5.1 目标与范围的确定65-66
• 5.2 功能单位66
• 5.3 全寿命周期清单分析66-74
• 5.3.1 材料物化阶段清单分析66-68
• 5.3.2 施工阶段清单分析68-70
• 5.3.3 运营管理阶段清单分析70-73
• 5.3.4 结构拆除阶段清单分析73-74
• 5.4 能耗分析比较评价和碳排放量比较评价74-77
• 5.4.1 能耗对比分析评价74-75
• 5.4.2 碳排放量对比分析评价75-77
• 5.5 本章小结77-79
• 第六章 主要结论与建议79-81
• 6.1 主要结论79
• 6.2 建议79-81
• 参考文献81-84
• 致谢84

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