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研究生: 林呈諺
Lin, Cheng-Yan
論文名稱: 瀝青混凝土鋪築厚度及鋪面材料強度對路面使用壽命影響之探討
Research on the influence of the thickness of asphalt concrete pavement and the strength of the pavement materials to the service life of the road
指導教授: 郭振銘
Kuo, Chen-Ming
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系碩士在職專班
Department of Civil Engineering (on the job class)
論文出版年: 2020
畢業學年度: 109
語文別: 中文
論文頁數: 92
中文關鍵詞: 應變疲勞破壞車轍鋪面
外文關鍵詞: Strain, Fatigue Crack, Rut Deformation, Pavement
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  • 公共建設辦理道路新闢或瀝青混凝土面層刨鋪常見有瀝青混凝土厚度未達設計值之施工情形,不足時並非必然重新加鋪,係以工程契約予以收受、減價收受、加鋪或重新刨鋪等方式處理,亦常見道路路基層較為軟弱導致路面反覆損壞情形,瀝青混凝土鋪設厚度不足及鋪面材料強度差異對於道路使用年限有何影響,本研究以最常見之疲勞裂縫及車轍變形為破壞形態,予以評估比較其使用年限、經濟性及功能效益。
    本研究首先對臺中市市區道路作現況及交通量調查,了解其使用狀況外,再依據現行鋪面設計狀況,模擬完整路面、瀝青混凝土厚度不足、各層鋪面材料強度減損等狀況詳作具體作力學分析,並比較各項狀況改變對於鋪面應變變化、使用年限影響及對於何種破壞有更劇烈之影響做一分析比較,藉以了解各種變異因素對力學影響及後續可能遇見之破壞方式,並提出具體建議方案。
    研究結果顯示瀝青混凝土厚度減損對於柔性路面使用年限之影響甚鉅,鋪面預期之使用年限減損百分比常高於厚度減損百分比,另針對瀝青混凝土材料彈性係數較差之鋪面對於疲勞破壞及車轍之影響大略一致、對於路基軟弱之鋪面材料,其車轍破壞影響較為劇烈,上述結果可作為相關規範訂定及對於鋪面破壞預防及評估之使用。

    When there are public constructions of the pavements on new roads or the repairments of the existent roads, there are often defects due to insufficient asphalt thickness. The workarounds are often not to require the contractors to scratch off the asphalt layers and repave according to the contract but just accept with discount or have the contractor pave another layer of asphalt on it. Also, if the subgrade of the road isn’t compacted firmly enough, it will cause the road damaged repeatedly. To what extent does the insufficient asphalt thickness and the variation of the strength of the materials of the pavement influence the service life of the road? This research focuses on the estimation of the duration, the cost benefit analysis and the evaluation of the function of the pavement based on the destructive patterns of fatigue crack and rut deformation.
    This research uses the municipal roads of Taichung City as the subject of study. Besides understanding the usage status of the roads, we also simulate the conditions of the undamaged roads, roads with insufficient asphalt thicknesses and roads with each layers impaired in various ways and analyze with mechanics specifically so that we can understand the influence due to each variable factors and the probable damage patterns and offer specific suggestions according to the results of the experiments.

    第一章 緒論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 研究目的 2 1.3 研究範圍 3 1.4 研究方法與流程 4 1.4.1 研究方向與研究問題的界定 4 1.4.2 收集相關文獻 5 1.4.3 確立研究範圍 5 1.4.4 建構解題模式 5 1.4.5 論文撰寫 6 第二章 文獻回顧 7 2.1 鋪面設計介紹 7 2.1.1 鋪面之定義 7 2.1.2 鋪面種類 7 2.1.3 鋪面各層結構 9 2.1.4 柔性與剛性鋪面之優缺點分析 12 2.1.5 鋪面用途分類 14 2.2 柔性鋪面設計方法 14 2.2.1 加州乘載法(CBR)法 15 2.2.2 R值法 16 2.2.3 AASHTO瀝青混凝土路面厚度設計方法(AASHTO,1993) 17 2.2.4 一般軸重當量因子 19 2.3 鋪面設計分析軟體介紹 20 2.4 柔性鋪面破壞模式 21 2.4.1 車轍破壞模式 22 2.4.2 疲勞破壞模式 25 第三章 研究方法 28 3.1 研究流程 28 3.2 市區道路鋪面設計要素評估分析 29 3.2.1 市區道路鋪面施工厚度調查 29 3.2.2 交通資料調查估算 29 3.3 鋪面結構及車輛調查 29 3.3.1 鋪面結構調查 29 3.3.2 市區道路大型車輛調查 30 3.4 鋪面設計方案可行評估 30 3.4.1 疲勞裂縫破壞模式 31 3.4.2 車轍變形分析模式 32 3.5 鋪面厚度及鋪面材料強度對瀝青混凝土壽命之比較 32 第四章 市區道路鋪面設計分析 34 4.1 研究區內市區道路性質及現況調查 34 4.1.1 市區道路鋪面統整 34 4.1.2 市區道路施工鋪面厚度統計 36 4.2 市區道路交通特性分析 48 4.3 力學分析 51 4.3.1 疲勞破壞力學分析 53 4.3.2 車轍破壞力學分析 55 4.4 瀝青混凝土厚度對鋪面破壞影響及使用年限之比較 57 4.4.1 瀝青混凝土疲勞破壞比較及預估 57 4.4.2 瀝青混凝土車轍破壞比較及預估 63 4.5 路基強度影響鋪面結構力學關係 70 4.5.1 路基強度減損對於路面破壞之力學分析 70 4.5.2 路基強度減損對於使用年限之比較及評估 72 4.6 瀝青混凝土鋪面強度影響鋪面結構力學及使用年限關係 77 4.6.1 瀝青混凝土鋪面強度降低對於路面破壞之力學分析 77 4.6.2 瀝青混凝土強度降低減損對於使用年限之比較及評估 78 4.7 養護經費分析及比較 83 第五章 結論與建議 86 5.1 結論 86 5.2 建議 89 參考文獻 91

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