【摘要】：路面的早期損壞、特殊地質地區路基病害、特殊地域條件下路用材料的耐久性問題等已成為制約交通基礎設施建設的瓶頸問題，由此造成的經濟損失和社會影響難以估量。加速載入試驗能夠在短期內模擬道路結構在荷載和外界環境影響下的耦合作用效果，解釋瀝青路面早期損壞機理、驗證道路和機場道面工程中的新材料和新技術，是解決各類病害防治與控制問題的有效方法。加速載入試驗作為一種先進的試驗研究方法，已經被世界上多個國家廣泛套用於路面設計、施工、運營、養護領域。與國外已開發國家相比，我國開展加速載入試驗研究的起步相對較晚，試驗研究方法基本停留在參數試驗水平的階段；加速載入造價較高，修建困難，加之政府部門對加速載入設施的情況了解還不夠充分，一定程度上制約了我國加速載入試驗研究的開展，這與我國快速發展的公路交通建設與養護實際很不適應。 本文在總結國內外加速載入試驗領域研究的先進成果基礎上，分析了我國推廣開展加速載入研究計畫的潛在受益，通過國內需求調研和分析，利用層次分析法研究適合我國國情的加速載入選型方案，探索加速載入試驗場建設方法和管理體系，經濟分析加速載入試驗場建設成本，為我國交通主管部門審批和決策加速載入相關項目提供輔助，為廣大高校和科研機構規劃、設計和開展加速載入相關領域研究提供有益參考。 基於上述的考慮，本文在以下幾個方面開展了相關研究工作： （1）開展加速載入研究的必要性和在我國大力開展加速載入研究的優勢； （2）各種加速載入設備的選型和各類設備優缺點； （3）建設加速載入試驗場的必要條件分析； （4）建立加速載入試驗組織方式和人員分析； （5）建設加速載入試驗場的經濟性分析。取得了以下研究進展： （1）在深入的文獻查閱基礎上，對國際國內加速載入設備、試驗場、加速載入方法套用於工程領域的現狀和已開展的研究項目進行了詳細闡述，為交通行業主管部門、國內專家、工程技術人員、管理人員全面了解加速載入試驗領域相關成果、選取調研目標、採購設備、規劃建設加速載入試驗場地提供參考。 （2）通過選取七大類68個研究方向的問卷對國內67名不同背景工程技術專家進行全面需求調查，分析歸納了我國開展加速載入試驗研究的潛在受益和研究方向，全面了解了國內專家對加速載入領域的認知程度和熟悉程度，為下一步國家和行業成立專門研究機構，開展加速載入相關領域研究奠定基礎。 （3）綜合考慮加速載入設備的使用特性、使用用途和使用價值三個方面的36個關鍵指標，利用層次分析法建立了加速載入選型指標體系，並計算了指標權重，利用模糊評價的方法進行了選型理論推導。 （4）運用經濟分析方法給出了適合我國國情的加速載入選型方案和試驗場配套建設方案。
【關鍵字】：加速載入層次分析法需求調研設備選型試驗場規劃
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：U416.217
【目錄】：
- 摘要5-7
- Abstract7-14
- 第一章 緒論14-26
- 1.1 概述14-15
- 1.2 研究現狀和本文研究背景15-22
- 1.2.1 公路建設面臨的主要技術問題15-16
- 1.2.2 公路建設與養護面臨的現實問題16-17
- 1.2.3 公路建設與養護面臨的長遠問題17
- 1.2.4 加速載入研究的出發點17-18
- 1.2.5 加速載入相關領域研究現狀18-22
- 1.3 研究目的和研究內容22-23
- 1.4 研究方法和研究重點23-24
- 1.5 本文的結構24-26
- 第二章 國內外加速載入設備和設施情況26-88
- 2.1 概述26-42
- 2.1.1 加速載入設備的發展情況26-29
- 2.1.2 國外知名加速載入設施簡述29-38
- 2.1.3 國內主要加速載入設施簡述38-42
- 2.2 加速載入設施調研42-43
- 2.3 路易斯安那州交通研究中心加速載入設施43-48
- 2.3.1 LTRC-ALF 的性能特點43-45
- 2.3.2 LTRC 試驗場建設，測試道建設和附屬設施建設45-46
- 2.3.3 LTRC ALF 設備的操作和維護管理46-48
- 2.4 佛羅里達交通廳重型車輛模擬器48-58
- 2.4.1 馬克四代 HVS 技術規格和特點49-51
- 2.4.2 佛羅里達交通廳加速載入試驗場建設和配套設施情況51-54
- 2.4.3 佛羅里達交通廳 HVS 的運營和維護54-57
- 2.4.4 HVS 馬克 VI 型機57-58
- 2.5 伊利諾州立大學加速載入系統58-64
- 2.5.1 ATLaS 加速載入設備技術特點59-61
- 2.5.2 ATLaS 場站建設，測試道施工和測試元件安裝61-62
- 2.5.3 加速載入設備的運營和維護62-63
- 2.5.4 ATLaS-30 加速載入設備63-64
- 2.6 印第安納交通部加速路面測試設備64-69
- 2.6.1 APTF 的性能和規格66-67
- 2.6.2 測試場設計、測試道施工和測試元件布設67-69
- 2.6.3 APTF 的運營與維護69
- 2.7 堪薩斯大學公用基礎設施系統實驗室加速載入設備69-75
- 2.7.1 K-ATL 的性能和規格71-72
- 2.7.2 K-ATL 的建築廠房與試坑72-74
- 2.7.3 K-ATL 的運營與維護74-75
- 2.8 國內加速載入設備套用情況75-81
- 2.8.1 RIOH-ALF 的性能與規格75-80
- 2.8.2 RIOH-ALF 已開展的研究簡介80-81
- 2.9 本章小結81-88
- 2.9.1 APT 設備的規格及性能總結82-85
- 2.9.2 試驗場建設、測試道鋪設和測試元件安裝85-86
- 2.9.3 加速載入設備的運營管理86-88
- 第三章 加速載入套用現狀分析88-107
- 3.1 概述88-89
- 3.2 加速載入方法在柔性路面病害和路用性能評價中的套用89-91
- 3.2.1 加速載入試驗在瀝青路面設計中的套用89
- 3.2.2 使用加速載入方法測試評價和驗證柔性路面病害和性能89-91
- 3.3 加速載入方法在剛性路面病害和路用性能評價中的套用91-92
- 3.3.1 加速載入設備在普通水泥混凝土路面設計和性能研究中的套用91-92
- 3.3.2 加速載入在連續配筋水泥混凝土路面中的套用92
- 3.4 加速載入方法在複合路面病害和路用性能評價中的套用92-93
- 3.5 加速載入方法在車-路-環境三相耦合分析中的套用93-97
- 3.5.1 加速載入設施模擬交通因素影響性的研究93-94
- 3.5.2 利用加速載入設施評價溫度影響效果研究94-96
- 3.5.3 加速載入設施用於水對道路性能的影響研究96-97
- 3.5.4 加速載入試驗與在役道路評價的相關性和局限性97
- 3.6 加速載入方法在路面材料研究中的套用97-99
- 3.6.1 道路面層材料研究98-99
- 3.6.2 基層和底基層材料研究99
- 3.6.3 路基材料研究99
- 3.7 加速載入方法在路面養護和改建中的套用99-104
- 3.8 加速載入方法在路面施工和質量評價中的套用104
- 3.9 加速載入計畫經濟效益分析104-105
- 3.10 小結105-107
- 第四章 加速載入研究需求調研107-121
- 4.1 概述107
- 4.2 問卷調查和前期準備107-108
- 4.3 問卷調查結果108-111
- 4.4 調查結果分析111-121
- 4.4.1 我國開展加速載入研究的常規領域114-115
- 4.4.2 路面設計和使用性能評價、驗證115-116
- 4.4.3 車-路-環境相互影響研究116-117
- 4.4.4 加速載入設施用於路面材料研究117-118
- 4.4.5 使用加速載入設備評價路面養護和改造效果118-119
- 4.4.6 評價路面施工質量119
- 4.4.7 其它與加速載入設備和測試場相關的問題119-121
- 第五章 基於層次分析法的加速載入設備選型研究121-136
- 5.1 概述121
- 5.2 加速載入設備優選方法121-126
- 5.2.1 加速載入設備優選的概念模型121-122
- 5.2.2 確定權重的方法122-123
- 5.2.3 指標重要性的標度123-124
- 5.2.4 判斷矩陣124
- 5.2.5 指標權重的檢驗124-125
- 5.2.6 加速載入選型指標權重的確定125-126
- 5.3 選型的標準126-128
- 5.3.1 定量的選型標準126
- 5.3.2 定性的選型標準126
- 5.3.3 設備選型指標體系的評價標準126-128
- 5.4 加速載入設備選型128-136
- 5.4.1 選型方法分析128
- 5.4.2 選型指標體系的評價集128
- 5.4.3 選型標準128-129
- 5.4.4 模糊評價矩陣129-130
- 5.4.5 權重分配130
- 5.4.6 模糊評判綜合模型130-131
- 5.4.7 綜合評判向量的識別131
- 5.4.8 行為模型的建立131-133
- 5.4.9 加速載入選型的行為模型133-134
- 5.4.10 加速載入選型方案134-136
- 第六章 加速載入設備選型方案分析136-150
- 6.1 概述136
- 6.2 可選方案-1：購置一台移動式加速載入設備136-139
- 6.3 可選方案-2：購置一台 ATLAS-80R 用於室外研究139-141
- 6.4 可選方案-3：購置一台可牽引式的加速載入設備141-144
- 6.5 可選方案-4，建造一台移動加速載入設備144
- 6.6 可選方案-5，建造一台室內固定加速載入設備144-147
- 6.7 小結147-150
- 第七章 我國加速載入試驗場規劃研究150-161
- 7.1 可能的室外加速載入試驗設備和場地建設計畫150-152
- 7.2 室內固定加速載入設備的場地建設計畫152-154
- 7.3 測試元件154
- 7.4 人員編制計畫154-156
- 7.5 加速載入設施的經濟分析156-159
- 7.5.1 經濟成本預估156-157
- 7.5.2 風險分析與控制157
- 7.5.3 科研經費估算157-158
- 7.5.4 經濟和社會效益分析158-159
- 7.6 總結159-161
- 第八章 結論與展望161-165
- 8.1 主要結論161-164
- 8.1.1 加速載入研究的必要性161-162
- 8.1.2 各種加速載入設備的選型和各類設備優缺點162
- 8.1.3 建設加速載入試驗場的必要條件分析162-163
- 8.1.4 建立加速載入試驗組織方式和人員分析163
- 8.1.5 建設加速載入試驗場的經濟性分析163-164
- 8.2 本文的主要創新點164
- 8.3 展望164-165
- 參考文獻165-176
- 攻讀博士學位期間取得的研究成果176-177
- 致謝177-178
