沥青路面永久变形设计方程研究
沥青混合料层永久变形量
沥青混合料层永久变形量一、引言沥青混合料层永久变形量是指在车辆经过后，沥青混合料层的形态发生变化，且该变化不会恢复原状的程度。
永久变形量的大小直接影响着道路的使用寿命和安全性能。
因此，对于沥青混合料层永久变形量进行研究和控制具有重要意义。
二、影响沥青混合料层永久变形量的因素1.材料因素：沥青混合料中主要含有粗集料、细集料、沥青和填充物等材料。
其中，粗集料和细集料是构成沥青混合料骨架结构的主要成分，而填充物则用于填补空隙。
材料的强度和稳定性直接影响着沥青混合层的永久变形量。
2.施工因素：施工质量直接影响着道路使用寿命和安全性能。
如施工时压实不当、温度控制不当等都会导致沥青混合层永久变形量增加。
3.环境因素：环境因素包括气温、湿度、降雨等，这些因素会影响沥青混合料层的温度和湿度，从而影响其永久变形量。
三、测量沥青混合料层永久变形量的方法1.压缩试验法：该方法是通过在试验机上施加不同荷载来测定沥青混合料层的变形量。
该方法适用于小面积试验。
2.轴载试验法：该方法是在实际道路上进行的试验，通过模拟车辆行驶时对沥青混合料层施加的荷载来测定其永久变形量。
该方法适用于大面积试验。
四、控制沥青混合料层永久变形量的措施1.材料选择：选择强度高、稳定性好的材料，如采用高强度集料和改性沥青等。
2.施工质量控制：严格按照规范进行施工，如严格控制压实质量和温度等。
3.加强养护管理：及时维护和修补路面损坏，保持路面平整。
五、结论沥青混合料层永久变形量是影响道路使用寿命和安全性能的重要因素，需要进行有效的控制。
通过选择合适的材料、严格控制施工质量和加强养护管理等措施，可以有效地减少沥青混合料层永久变形量，提高道路使用寿命和安全性能。
长大上坡沥青路面变形机理分析
几种沥青路面设计方法研究
型代表 ， 该方法没有考虑湿度 （ ） 水 对路面设计的影响 。
３ Ａｌ 法
该设计 法与Ｓ ｅｌ ｈｌ 方法类 似 ，也把路 面看成 多层 弹性体 系 ，各层材 料以弹性模量和泊松 比表征 （ 沥青混合料以动态模量表征 ，粒料以回弹 模量表征 ）。ＡＩ 吸收 了各国有关路 面设计 的重大科研成果 ，并加 以 法 外延 ，考虑了沥青混 合料的粘弹性 特性及粒料 的非线性 。当沥青层较 薄 （ 度 为 ７ —０ ｒ ） 厚 ６ １０ｎ 、交通 量 较 小 时 ， 方 法 的设 计 结 果 较 为 保 守 ；当 ｍ 该 交通量较大 而沥青混凝土厚度 又较大时 ，设 计结果较为接 近实际 。所 以 ，该方 法强调采用较厚的沥青混凝土层 。 ４ Ｓ Ｐ Ｒ ＡＶ 设计 法 Ｕ Ｅ Ｐ Ｅ １ ８ 年 ，美 国启动了历时５ 、投资 １ 亿 美元的 Ｓ ９７ 年 ． ５ ＨＲＰ（ ｔ ｔｇｃ Ｓｒ ｅ ｉ ａ Ｈｉｈ ａ ｓａｃ Ｐｏ ｒｍ）计 划 ，以改善美 国道 路的使用性 和耐久 ｇ ｗ ｙ Ｒｅｅｒｈ ｒｇａ 性 。Ｓ Ｒ Ｈ Ｐ计划 的主要 目的为 ：进一 步研究确 定影 响路面使用 性能 的 沥 青混合 料特 性及 沥青 胶结料 的物 理化 学特 性 ；研究 在基 于使 用性
２ Ｓｈ ｌ法 ｅｌ
该 设 计 方 法 是 由英 、荷 壳 牌 石 油 公 司研 究 所 研 究 、发 展 和 完 善 起
来 的基 于力 学分 析的设 计方 法 ，Ｓ ｅｌ 把路 面 当作 一种 多层线 弹性 ｈｌ 法 体 ， 各层 材料以动态模量／ 劲度表征 ，以厚度 、 模量Ｅｉ 和泊松 比ｉ 表示 路面特征 。Ｓ ｅｌ ｈｌ 设计法 考虑 了两项 主要标准 和两项次要标 准。两项主 要设 计标准是沥青层底 面的水平拉应 变ｒ 和路 基顶面 的竖 向压应变ｚ 。 两项 次要 标 准 是 水 泥稳 定 类 材料底 面的弯拉应力 和路 表面的永久变 形 。本方法 设计过 程简单 ，容易 操作 。在考虑 温度影 响时 ，提 出 了加 权 年平均温度 概念 ， 虑了一年不 同时期 的温度对材 料特性 的影 响程 考 度。但本 方法对路 面模型作 了许 多假定 ，和实 际情 况有一 定的差 异 ， 并且 设计方法 的完善需 依赖 于力学理 论的 发展 ，Ｓ ＤＭ车 辙预估 模型 Ｐ 无法说 明使用改性 沥青对减少新建路 面车辙 的效果 。轴载 的换算 以等 量 的轮胎接触 压力为基 础 ，因此 ，无法 解释轴 载不 同、构型不 同而接
沥青路面永久变形数值模拟及车辙预估
沥青路面永久变形数值模拟及车辙预估张俊杰【摘要】Permanent deformation of asphalt pavement is the most serious type of premature damages of asphalt pavement. So it is necessary to predict rutting depth accurately and rapidly for pavement structure design and maintains management. The paper put forwards rutting simulation and rutting depth prediction based on definite element method. According to Langfang section pavement design of Langcang expressway, rutting depth prediction of SBS modified asphalt concrete and high modulus asphalt concrete is analyzed using this method. Through analysis, the rutting depth prediction method expressway lane translation method is strict in theory, clear in design procedure and simple in operation. It has important theoretical and practical value, which is a good way for expressway pavement design and maintains management.%沥青混合料的永久变形(车辙)是我国沥青路面早期病害中最主要的破坏类型,因而快速、简便、科学的进行车辙预估对于我国现阶段的路面结构设计与养护管理是非常必要的.提出基于有限元非线性理论沥青路面车辙数值模拟和车辙预估方法,结合廊沧高速廊坊段路面设计,分别进行SBS改性沥青混合料与高模量沥青混凝土进行车辙预估.结果表明:基于有限元理论的车辙预估方法,逻辑清晰,步骤严谨,操作简便,具有较高的理论和实践价值.【期刊名称】《河北工业大学学报》【年(卷),期】2011(040)004【总页数】4页(P95-98)【关键词】沥青路面;永久变形;车辙预估;高模量沥青混凝土【作者】张俊杰【作者单位】廊沧高速公路廊坊建设管理处,河北廊坊065700【正文语种】中文【中图分类】U416.217沥青路面车辙直接影响了路面的服务性能、降低了平整度，对车辆的安全行驶构成了隐患，而且车辙病害不断积累甚至会影响到路面结构的使用寿命．沥青混合料的永久变形（车辙）是我国沥青路面早期病害中最主要的破坏类型[1-7]．因此快速、简便、科学的进行车辙预估对于我国现阶段的路面结构设计与养护管理是非常必要的．近年来，随着数值计算和计算机技术的发展，有限元法不但克服基于层状理论的传统车辙预测方法的缺点，而且正确地反映路面的应力状态，考虑车辙的整个区域．本文基于粘弹性模型参数，利用有限元方法进行沥青路面永久变形数值模拟，提出相应的车辙预估方法，并结合廊沧高速廊坊段路面结构设计和材料特点，分别对SBS改性沥青路面和高模量沥青混凝土试验段进行了车辙预估，验证了高模量沥青混凝土抵抗高温变形的良好效果．1 基于有限元方法的车辙模拟及车辙预估方法对不同改性方式的沥青混合料进行压缩蠕变试验获得蠕变曲线，利用多元统计回归分析技术对曲线进行分析，得到所需要的蠕变模型参数；根据沥青路面环境气候特点以及交通荷载特点，采用通用有限元软件ANSYS建立路面结构有限元模型，将前期研究的到的模型参数输入，经非线性计算得出沥青路面在高温、荷载作用下的路面变形响应，得到车辙预估模型方程，结合路面结构设计以及交通量参数，可进车辙发展规律以及车辙维修养护时间进行判断．2 基本内容及步骤2.1 收集当地气温数据及路面设计资料收集项目所在地的气象气温数据信息，每天中的1:00，4:00，7:00，10:00，13:00，16:00，19:00，22:00等8个时间点的气温，时间跨度不宜少于1 a，用于沥青结构层各个亚层年有效温度计算；收集项目沥青路面结构组合设计、结构厚度设计、各层材料的配合比设计，用于车辙模型计算．2.2 反算沥青层中各个亚层的年有效温度根据壳牌沥青路面研究报告，已得出在计算车辙的有效范围内，沥青层的有效温度与沥青的软化点温度无关，沥青的针入度指数的影响也可忽视的结论，即在计算沥青层有效温度可以不考虑沥青性质[8]．式中：为平均气温，℃，可以是日平均气温，月平均气温MMAT，年有效气温；为与对应的有效粘滞度，Pa s，可以是日有效粘滞度，月有效粘滞度，年有效粘滞度．是根据气候为某平均气温的一天中在1:00，5:00，9:00，13:00，17:00，21:00，6次测得的沥青层温度，把6个时刻的温度输入式 (1)中，得出不同时刻粘滞度，代入式 (2)得到某一天的有效粘滞度；重复以上计算过程，可获得一个月中每一天的有效粘滞度，代入式 (2)求出月平均有效粘滞度，再代入式 (1)可获得月有效温度；重复以上过程，可获得12个月的有效温度，再代入式 (2)算出年有效粘滞度，再带回式(1)从而得到年有效温度．通过以上过程可以发现，粘滞度参数对年有效温度计算结果无影响，只是一个中间过程变量．有了年有效温度后，各个亚层的有效温度可通过以下公式计算得出：当>20℃时，当MAATeff<20℃时，式中：为各亚层沥青层层底至路表的厚度，mm．2.3 蠕变试验结构进行回归分析，求解有限元粘弹模型参数制备标准的直径100mm，高度150mm沥青混合料试件，放入相应亚层温度的环境箱恒温；采用MTS810综合材料试验系统进行压缩蠕变试验，获得垂直变形-时间曲线．图1为蠕变试验的垂直变形-时间曲线示意图．将位移进行适当变换，就可以将此图转化为垂直应变-时间曲线，如图2．根据有关资料，采用ANSYS中使用蠕变模型来表征沥青混合料非线性特性[9]．弹性部分则采用泊松比和杨氏模量来表征．ANSYS描述蠕变第一阶段如式 (5)所示：式中：为蠕变速率；为等效应力；为时间；为温度；，为ANSYS蠕变模型材料参数．根据式 (5)，通过SPSS软件对不同沥青混合料的垂直应变-时间关系数据进行多元回归分析，求出在相应亚层实验温度下的蠕变模型参数图1 蠕变试验垂直变形-时间关系图Fig.1 Vertical displacement-timerelationship of creep图2 垂直应变-时间关系图Fig.2 Vertical strain-timerelationship2.4 构建沥青路面车辙数值仿真模型，进行非线性计算，得出车辙模型方程[11]荷载边界条件：根据《公路沥青路面设计规范》中规定，标准轴载为单轴双轮均布载荷，轮胎接地压强为0.7 MPa，单轮传压面当量圆直径为21.3 cm，两轮中心距31.95 cm，为节省计算时间，仅模拟单轴一侧双轮；底基层层底3个方向全部固结，侧面方向自由，和方向限制．荷载作用时间[10]：据研究资料表明采用动态和静态的有限元车辙预测结果比较接近，因而采用荷载作用时间累加的原则，将动态荷载作用简化为静态荷载作用，一系列车速条件下，某车道横断面的处载荷累计作用时间为式中：为车速条件下，轮载的作用次数．根据路面结构设计资料，构建沥青路面结构模型，通过非线性仿真计算，得出标准荷载轮迹下车辙发展规律，提取产生最大车辙变形节点，以轮迹作用次数为横坐标，竖向永久变形为纵坐标，利用origin绘制图形并进行回归分析，得出式 (6)形式沥青路面车辙发展规律模型：式中：为胎压为的轮载作用次后的车辙深度（mm）；，，为模型待定系数；为标准双圆荷载轮迹作用次数．当=0.7 MPa时，式 (7)进一步简化为式中：为标准当量圆次数，其余各参数定义同式 (7)．2.5 沥青路面高温永久变形车辙预估得到的车辙发展规律模型是单轴双轮双轮组的车辙发展规律模型，是一种理想化的简化车辙模型，在进行实际车辙预估时还需要考虑许多因素：对于新建道路的预估，要考虑建成初年日交通量、车道系数、轮迹分布规律等；对于已建道路的车辙预估，需要考虑运营时间、累计轴载作用次数、轮迹分布特点等．只有将以上因素系统分析，适当修正调整，才能够正确的车辙预测数据．3 廊沧高速车辙预估实例分析廊沧高速公路是河北省“五纵六横七条线”的重要组成部分，也是省“十一五”交通发展规划的重点建设项目．廊沧高速廊坊段全线采用双向6车道设计，设计时速为120km/h．沥青混凝土路面设计采用以双轮组单轴轴载100 kN为标准轴载，设计使用年限内设计车道的标准轴载累计作用次数2.78×107，路面设计弯沉值0.195 mm；设交通量年均增长率为6%，则为9 350次．路面结构组合设计如表1所示．高模量沥青混凝土是采用高模量改性剂PR.Modulus采用干法改性工艺制备的沥青混合料，具有较高的模量、良好的抗车辙性能、水稳定性以及抗疲劳性能，是近年来引进我国的新型沥青路面改性技术工艺．中面层是半刚性基层沥青路面是路面结构中最为重要的抗车辙变形层．本文利用高模量沥青混凝土替代原来中面层SBS改性的中粒式沥青混凝土（其他层位不变），采用前文提出的有限元沥青路面车辙预估方法，分析高模量沥青混凝土与SBS改性沥青混凝土在抵抗高温车辙方面的性能，为沥青路面结构组合设计提供总要的参考数据．根据廊坊市10年气象资料利用式 (1)和式 (2)数次计算，得到廊坊市沥青路面年有效温度为23.53℃，采用式 (3)计算各亚层年有效温度，如表1所示．以亚层温度为试验温度，进行压缩蠕变试验，回归分析得出各层材料的蠕变模型数据，代入路面结构模型进行计算，竖向变形云图如图3、图4所示．提取路表面最大竖向变形，得出车辙模型方程．中面层为SBS改性沥青混凝土的车辙模型回归方程表1 廊沧高速廊坊段主线路面结构设计及亚层有效温度Tab.1 Asphalt pavement structure design and sublayers'temperature of mainline of Langcang Expressway结构层位结构层组合设计及厚度亚层年有效温度/℃原设计调整后上面层 4 cm AC-13型SBS改性沥青混凝土4 cm AC-13型SBS改性沥青混凝土36.85中面层 6 cm AC-20型SBS改性沥青混凝土6 cm AC-20型高模量沥青混凝土 33.75下面层 12 cm ATB-30沥青稳定碎石12 cm ATB-30沥青稳定碎石31.09上基层 18 cm水泥稳定级配碎石18 cm水泥稳定级配碎石 -下基层 18 cm 石灰粉煤灰稳定碎石18 cm石灰粉煤灰稳定碎石 -底基层 20 cm石灰粉煤灰稳定土20 cm石灰粉煤灰稳定土 -中面层为PRModulus高模量沥青混凝土的车辙模型回归方程在进行有限元分析时，轮迹没有在车道内按横向分布，而是集中于某个轮迹带内，反复作用，因此需要对上式进行修正．根据对河北省多条高速公路轮迹分布规律调查结果，发现行车道内单侧轮迹呈正态分布规律，且行车道内主轮迹带（作用次数最多的轮迹带）作用频率约为0.225，因此上式计算得到的累计轴载作用次数均需乘以修正系数1/0.225．根据我国现行《公路养护技术规范》（JTJ 073-96），高速公路沥青路面车辙深度达到15mm，需要立即进行养护维修．由此反算得原设计双层SBS改性沥青路面需要进行车辙维修时所承受标准轴载作用次数为5.5×106次，维修时间为通车后4.22 a；按修改方案设计沥青路面需进行车辙维修所承受标准轴载作用次数为8.6×106次，维修时间为通车后6.17 a．由此可以看出在高模量改性沥青混合料可以有效提高路面结构整体抗车辙能力，将车辙维修时间向后延迟了1.95 a．图3 SBS改性沥青路面竖向蠕变变形云图Fig.3 Creep strain contour of SBS modified asphalt pavement图4 高模量沥青路面竖向蠕变变形云图Fig.4 Creep strain contour of high modulusasphalt pavement4 结语1）提出基于有限元非线性理论沥青路面车辙数值模拟和车辙预估方法，归纳为5个基本步骤：收集当地气候数据和路面设计资料；计算沥青面层亚层年有效温度；进行蠕变试验，求得粘弹性参数；构建车辙仿真模型，得出车辙模型方程；综合修正，进行车辙预估．2）结合廊沧高速廊坊段路面设计，分别进行SBS改性沥青混合料与PRModulus 高模量沥青混凝土进行车辙预估，结果表明采用高模量技术的路面结构具有良好的抗车辙效果，可明显延后沥青面层车辙养护维修时间．3）基于有限元理论的车辙预估方法，具有逻辑清晰，步骤严谨，操作简便等特点，为新高速公路设计或已有高速公路养护维修提供了重要的参考资料，具有较高的理论和实践价值．参考文献：[1]秦禄生．河北省高速公路沥青路面技术问题分析与对策 [C]//沥青硅路面使用情况与病害分析研讨会，2003．[2]钱国超．江苏高速公路沥青路面若干问题的思考 [C]//沥青硅路面使用情况与病害分析研讨会，2003．[3]FHWA．Fundamentalsof asphaltmixturerutting,Superpavemodels[R]．Washington：University of Maryland，1997．[4]沙庆林．沥青路面 [M]．北京：人民交通出版，1984．[5]沈金安．沥青及沥青混合料路用性能 [M]．北京：人民交通出版社，2001．[6]沈金安．高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策 [M]．北京：人民交通出版社，2004．[7]伍石生．水泥稳定碎石基层防裂措施实地调查分析 [C]//沥青硅路面使用情况与病害分析研讨会，2003．[8]林绣贤．沥青面层永久变形计算中有关参数的确定方法 [J]．中国公路学报，1989，2（2）：8-18．[9]肖庆一．掺加抗车辙剂沥青混合料技术性能及其数值模拟研究 [D]．西安：长安大学，2007．[10]黄菲．沥青路面永久变形数值模拟及车辙预估 [D]．南京：东南大学，2006．。
无机结合料稳定类基层沥青路面永久变形影响因素分析
无机结合料稳定类基层沥青路面永久变形影响因素分析摘要：车辙是高等级道路沥青路面的主要病害之一。
我国的沥青路面，基层主要采用无机结合料稳定类，对于这类基层沥青路面，车辙主要是沥青混合料层永久变形产生的。
《公路沥青路面设计规范》（JTGD50—2017）经过多年的研究，提出了沥青混合料层永久变形的计算方法。
本文采用这一方法，对影响永久变形量的各因素作详细分析，从中找出最关键的因素，供道路设计人员参考。
关键词：无机结合料稳定；基层沥青路面；永久变形；影响因素；分析1永久变形量计算方法《公路沥青路面设计规范》（JTGD50—2017）依据多种沥青混合料，在不同温度、压力等条件下的大量有效车辙试验结果，建立了包含荷载作用次数、温度、竖向压应力、层厚和车辙试验永久变形量等参数的沥青混合料层永久变形预估模型，并利用国内10余条公路多年车辙数据和5个试验路段车辙数据对该模型进行了修正和验证。
考虑到沥青路面不同深度处应力分布和不同沥青混合料层抗车辙性能的差异，规定分层计算永久变形量。
首先对各沥青混合料层进行分层：（1）表面层，采用10~20mm为一分层。
（2）第二层沥青混合料层，每一分层厚度应不大于25mm。
（3）第三层沥青混合料层，每一分层厚度应不大于100mm。
（4）第四层及以下沥青混合料层，作为一个分层。
然后，根据标准条件下的车辙试验，得到各层沥青混合料的车辙试验永久变形量，按式（1）和式（2）计算沥青混合料层总的永久变形量和各分层的永久变形量。
式中：Ra为沥青混合料层永久变形量，mm；Rai为第分层永久变形量，mm；n为分层数；Tpef为沥青混合料层永久变形等效温度，℃；Ne3为设计使用年限内或通车至首次针对车辙维修的期限内，设计车道上当量设计轴载累计作用次数；hi为第分层厚度，mm；h0为车辙试验件的厚度，mm；R0i为第i分层沥青混合料在试验温度为60℃，压强为0.7MPa，加载次数为2520次时，车辙试验永久变形量，mm；kRi为综合修正系数，按式（3）~式（5）计算：式中：zi为沥青混合料层第i分层深度，mm，第一分层取15mm，其他分层为路表距分层中点的深度；ha为沥青混合料层厚度，mm，大于200mm时，取200mm；pi为沥青混合料层第分层顶面竖向压应力，MPa，根据弹性层状体系理论进行计算。
沥青混合料车辙试验永久变形量
沥青混合料车辙试验永久变形量沥青混合料车辙试验是评估沥青路面永久变形性能的一种重要方法。
在道路使用过程中，车辙是指车辆轮胎在路面上留下的凹陷，长期积累会导致路面变形，影响行车安全和舒适度。
因此，车辙试验是评估沥青路面抗变形能力的重要指标之一。
永久变形量是指路面在车辙试验中所产生的变形，通常用来评估路面的稳定性和耐久性。
沥青混合料车辙试验永久变形量的大小直接反映了路面的变形特性，是评价路面质量和性能的重要指标之一。
沥青混合料车辙试验永久变形量受多种因素影响，主要包括材料性能、施工质量、交通荷载和环境条件等。
首先，沥青混合料的配合比、沥青含量、骨料性质等直接影响了路面的变形性能。
其次，施工工艺对路面的压实度和质量也有重要影响，过高或过低的压实度都会导致车辙试验永久变形量的增加。
此外，交通荷载是导致路面变形的主要原因之一，频繁的车辆通行会使路面产生变形，增加车辙试验永久变形量。
最后，环境条件如温度、湿度等也会对路面的变形性能产生影响，特别是在极端气候条件下，路面的永久变形量会显著增加。
为了减少沥青混合料车辙试验永久变形量，可以采取一系列措施。
首先，优化沥青混合料的配合比和施工工艺，选择合适的沥青含量和骨料粒径，确保路面的均匀性和密实度。
其次，加强路面维护和养护工作，及时修补和加固已经产生车辙的路段，延长路面的使用寿命。
同时，减少超载车辆的通行，合理分配交通荷载，减少对路面的损坏。
最后，加强环境监测和管理，根据不同气候条件采取相应的措施，保障路面在各种环境条件下的稳定性和耐久性。
总的来说，沥青混合料车辙试验永久变形量是评估路面永久变形性能的重要指标，受材料性能、施工质量、交通荷载和环境条件等多方面因素的影响。
通过优化设计、科学施工和合理管理，可以有效减少路面的永久变形量，提高路面的使用寿命和性能，保障行车安全和舒适度。
希望未来能够通过技术创新和管理措施，进一步提高沥青路面的抗变形能力，为交通运输行业的发展贡献力量。
试析沥青路面永久变形因素
试析沥青路面永久变形因素1.概述高等级公路中，沥青路面作为一种无接缝的连续式路面，具有力学强度高、路面平整度高、耐磨和抗滑性能好、噪音低、无扬尘、养护方便以及易于回收利用等优点[1]。
因此在世界各国公路建设中得到广泛应用，我国已投入使用的高速公路中沥青路面占到95%以上。
随着交通量的增加，车辆的增加，平均车速的提高，沥青路面早期破坏日益严重，沥青路面的车辙问题最为集中。
由于车辙在雨天中形成了路面积水，直接影响了行车的舒适性和安全性，增加了路面的损坏。
沥青混合料作为粘弹塑性材料，其温度和作用时间与沥青混合料的温度和作用时间密切相关。
当外界温度在30℃左右的时候，沥青路面的路表温度将会达到40℃甚至50℃以上，可能会高于道路沥青的软化点，沥青路面在车辆荷载的反复作用下则会发生显著变形，这种变形分为可恢复变形和不可恢复变形。
其中不可恢复的部分将成为永久变形。
鉴于沥青混合料的高温稳定性及其固有的粘弹塑性，使车辙形成机理比较复杂，这使得沥青混合料的永久变形成为一个世界性的问题。
因此，解决沥青路面的面层永久变形成为车辙问题的重点。
2.沥青路面永久变形机理ASTM标准E867将永久变形定义为："一种由横向交叉斜面和纵剖面限定的偏离水平面的相邻竖向凹陷"[2]。
永久变形是在重复交通荷载作用下，沥青混凝土发生流动变形，其中无法恢复的部分变形累积形成的。
大量的观测及理论研究表明，半刚性基层高等级沥青路面产生的永久变形，90%以上发生在沥青面层，因此，沥青面层的永久变形是研究的重点。
沥青混合料是一种由沥青水泥和骨料本身的松散矿物颗粒组成的混合材料体系。
当外部荷载作用时，微结构应力克服了沥青膜粘性力之间的部分弱粘结，并使之相互作用。
由于荷载不断重复作用，迫使这种相互错动在更深更宽广范围内不断重复产生，并逐步累积形成宏观永久变形[3]。
这种多方向运动的颗粒，导致沥青面层的混合物向轮胎的两侧流动，从而产生推移，拥包以及永久变形。
浅析长寿命沥青路面设计方法
唐水 月
Байду номын сангаас
上海林 同炎李 国豪土建工程咨询有 限公 司南京分公 司 江苏南京 ２ １ ０ ０ １ ６
ｆ 摘要 】 在 我 国， 目前很 多刚刚铺设 的公 路路面在通车 １～２ 年 内就出现不 同程度的损坏现 象，严 重的还 影响到路面的正常使用和寿命 ，给 我国 的经济造成 巨大损 失。因此，设 计 出符合我 国国情 的长寿命沥青路 面具有 重大意义。本文首先介 绍了长寿命 沥青路面的概念及破坏模 式，并分析 了长 寿命 沥青路面的结构设计 ，希望对相关专业人 员提 出一定 的借鉴作用 。
【 关键 词 】 长寿命 ；沥青路 面；破 坏模 式；结构设计 中 圈分 类号 ：Ｕ ４ １ ６ ． ２ １ ７ 文献标 识号 ：Ａ 文 章编 号 ：
随着我 国经济 的快速发展 ，交通建 设事业得 到了迅猛 发展。但 由于 我国的公路建设起步晚 ，技术薄弱，且交通量 以及汽 车荷载 的不断增加， 很多 公路通 常达 不到设 计寿命 就出现 了水损坏 、车辙 等损坏 而需要进 行 大规模 的养护 维修或 重建，不仅给 国家 带来 巨大 的经济损 失， 同时也对 现行 路面设计 提 出了更高的挑 战。长寿命 沥青路 面的特点 是在较长 的使 用期 内能够 提供优质 、稳定 的运输服 务 ，并且维 修方便 。长 寿命沥 青路 面通 常采用 较厚 的沥 青层 ，减 少了传统 的沥青层 底面 开裂 ，并避免 了结 构性 车辙 。由于其损 坏仅 限于路面表层 ，因此只 需要定 期的表面 铣刨、 罩面修复就 能够使路面在较长 的使用 年限内不需要大型的结构性重建。 １ ． 长寿命沥青路面 的概念 长 寿命路面 并不是 一直不损坏 ，而 是指路 面的损坏仅 发生在 路面 的 上层 ，维修 时不需要进 行结 构性 的处理 ，只需将 表层混合 料铣刨 、并换 成 等厚度 的新混合料 便可 ， 维 修十分方 便。典型 的长寿命 沥青路面 结构 要 点如： （ １ ）轮 载下 １ ０ ０～ １ ５ ０ ｍ Ｅ区域是高受力区域 ， 也是各种损坏 （ 主 要 是轮辙 ）的发生区域 ：（ ２ ）面层 ４ Ｏ～ ７ ５ ｍ Ｅ高质量沥青 混凝土 为车辆 提供 良好 的行驶 界面 ， 应具有足够 的表面构造深度 ， 抗车辙、 水稳定性好 ： （ ３ ）中间层 １ ０ ０ ～ １ ７ ５ ｍ ｍ 高模量 抗车辙沥青混 凝土起到连接和扩 散荷载 的作用 ，应具有 高模量 、抗 车辙特 性 ：（ ４ ）最大拉 应变产 生在 Ｈ Ｍ Ａ基层 底 部 ，该区域最 易发生疲劳破 坏 ：（ ５ ）Ｈ Ｍ Ａ基层 ７ ５～ １ ０ ０ ｍ Ｅ高柔 性抗疲 劳 沥青混 凝土起 到消除疲 劳破坏 的作用 ，应 具备高柔 性、抗疲 劳、水稳 定性好等 特性 ：（ ６ ）路面基础 不仅为沥 青面层 的铺筑提 供 良好 的界面 ， 而 且对于路面的变形、抗冻都是至关重要的 。 超过其 容许值 时出现 的裂缝，半 刚性基层具有 强度大 ，有利于荷载 的分 布 的特 点，但是 由于其柔韧 性 能差 ，一旦超过 其容许 拉应力 ，容 易 出现 裂缝 ，并造 成整 个路面结构 的严 重破坏。 （ ３ ）车辙 。车辙 是路面结构层 在车辆 载荷 的不断作用 下产生 的永 久变形 。车 辙又分 为只发生在 沥青面 层 的表 面车辙和 发生于 土地基础 的结构性 变形两种 。在 进行长寿 命沥青 路面结构设计时我们首先考虑 的是结构性车辙 。 ３ ． 长寿命沥青路面的结构设计 长 寿 命 沥 青 路 面 结 构 性 破 坏 原 因主 要 是 在 重 复荷 载 作 用 下 ， 结 构 层 疲 劳开裂所 导致 的贯 穿整个 结构层 的裂 缝；在重 复荷 载作用 下，路基顶 面产 生不可恢复 的压应变所导致 的路面 结构层永久性变形 。 ３ １ 沥 青层底 的弯拉应 变应小 于疲 劳极 限 沥青 层底 的弯拉应变 小于该值 时，路面结构可 以经受设计 年限 内的 轴 载作用 次。在长寿命 沥青路 面结构设计 时，应验算 沥青层层 底弯拉应 变是否满足沥青层对疲 劳极限的要求 。 ３ ． ２路基 顶面容许压应 变 路 基 土 垂 直 压 应 变 应 小 于 容 许 压 应 变 时 ，在 设 计 年 限 内 路 面 结 构 不 会 出现结构 性车辙破 坏，会达 到长寿命 的要求 。在长 寿面沥青 路面 结构 设计 时，对各 结构层材料提 出了以下要求 ： 路基 。高强 、稳 定和均匀 的路基对长寿命 路面极 为重要 。英 国 Ｔ Ｒ Ｌ 规 定 路基顶 面 的模量 要求 不小 于 ４ ０ Ｍ Ｐ ａ ，基 层项 面 的模量 要求 不小 于 ６ ５ Ｍ Ｐ ａ 。 德 国交 通 部 认 为 路 基 顶 面 模 量 值 应 不 小 于 ４ ８ Ｍ Ｐ ａ 。下基层顶面 模 量值对轻交通 应不小于 １ ２ ０ Ｍ Ｐ ａ ，对重交 通为应不小于 １ ８ ０ Ｍ Ｐ ａ 。法 国对 修 筑路 基有强 制性 的规范 。路 基在轴 载为 １ ３ ｔ 的荷 载作用 下变形 小于 ２ ｍ ｍ 或承载板试验所得模量值大于 ５ ０ Ｍ Ｐ ａ 。 沥青层 。表 面磨耗 层层 的具 体要求依赖 于交通条 件、环境 因素、当 地 的经验 和经济 条件 。性 能要求包 括抗车辙 性能、抗表面 开裂性 能、 良 好 的抗滑 性能 、缓解 水雾 的影响并 能减 小噪声 ，一般 选用选择 Ｓ Ｍ Ａ 、密 级配混合料或 Ｏ Ｇ Ｆ Ｃ等。Ｈ Ｕ ｈ 中间层必须 同时具有耐久性和稳定性 ，稳定 性 ，应从 粗骨料 间的骨架 结构及采 用合适 的高温等级 沥青来 获得 ，确保 集料 形成骨架 ，中间层沥 青结合料 所要求 的高温等级 与表面层 一致 ，以 抵抗车辙 。 Ｈ Ｍ Ａ 基层 。沥青基层 需要抵抗 由于行车荷载 反复作用造 成的弯拉应 力 引起的疲 劳开裂 。高 沥青含量 的混合料 有利于抵抗 疲劳开 裂，一般通 过增 加沥青含 量增加 混合料柔性 以阻止变 形和疲劳 开裂 的发 展，并采用 合适 的沥青 层厚度，确保源于底部的疲劳开裂不发生 。Ｈ Ｍ Ａ基层设计必须 使底面 的弯拉应变低于材料 的疲 劳极 限，以预 防或减缓路面 结构性破坏 。 ４ ． 结 语 随着 交通量 的增加、轴 载的加重和 频繁维修带 来的费用 等 问题 的出 现 ，长寿命路 面是道 路建设 发展的一个 必然方 向。 目前 ，我 国大规模 公 路 网沥青 混凝土路面 的损坏 给交通 带来 了严重 的影响 。对长 寿命路面 的 研 究，我 国才 刚刚起步 ，因此 ，为了减少路面的损坏和维修造成的损失，
重载交通条件下沥青路面设计方法探析
重载交通条件下沥青路面设计方法探析摘要：随着我国交通行业的不断发展进步，重载交通问题日益突出，这严重影响了沥青路面的使用寿命，对人们的人身安全造成危害。
本文首先分析了重载作用对沥青路面的影响，然后阐述了如何在重载作用下进行沥青路面的设计。
关键词：重载交通；沥青路面；设计中图分类号：s611文献标识码：a 文章编号：一、重载作用对沥青路面的影响1重载交通参数分析n =∑c1c2n(p)。
其中,p为轴重;n为轴载作用次数;n为系数。
通过分析不同路面结构下轴载换算系数与轴载的关系,发现轴载换算系数n主要与轴载有关,利用回归分析,忽略不同路面结构对轴载换算系数所造成的误差,可以得到基于弯沉、弯拉以及车辙等效的轴载换算系数n的取值范围。
考虑超载,弯沉等效时n=5.0~5.8,线性分析结果n=5.0,非线性分析结果n=5.5;弯拉等效时,一般半刚性基层路面n≈8.0,考虑超载时n≈9.0;车辙等效时,n=4. 0~4. 5。
此结果与国内外其他对轴载换算关系的研究成果基本一致。
由以上分析可知,n的取值远大于规范规定的数值,这就说明在较短的时间内可以达到路面设计的累积标准轴次,所以路面的使用寿命大大减少。
超载100%时,高速公路、一级公路的路面结构只能使用1. 40年,二级公路的路面结构只能使用1. 20年,三级公路的路面结构只能使用0. 70年。
所以必须采取措施,减少影响,延长重载交通下沥青路面的使用寿命。
2重载对设计指标体系的影响根据分析，在标准轴载作用下，应用现行规范设计指标体系进行沥青路面结构厚度计算时，路表弯沉指标起控制作用，整体性结构层(包括面层和基层)的层底拉应力验算指标在厚度设计时一般不起作用。
但路表弯沉指标同时存在明显的缺陷。
与其利用它来控制路面破坏，不如采用整体性结构层层底的拉应力和土基顶面容许压应变来控制更为合理。
但是，路表弯沉设计准则在我国柔性路面设计中已使用多年，它具有量测方便的优点，在一定程度上也反映了土基顶面压应变。
沥青路面土基永久变形预测
Prediction of permanent deformation in subgrade of asphalt concrete pavement
作者： 孙洪庆 程培峰
作者机构： 东北林业大学土木工程学院,哈尔滨150040
出版物刊名： 交通科技与经济
页码： 1-2页
主题词： 永久变形 柔性路面 路基土 车辆循环荷载 路面设计
摘要：首先简要综述了车辆循环荷载下柔性路面路基变形的研究现状；然后，基于南非重车加载试验数据建立了一个简单的计算模型来预测柔性路面路基的永久变形量．该模型可以全面考虑路基材料特性、路基土在车辆荷载作用下的应力应变状况和荷载作用次数；最后，以一个柔性路面为例，应用该模型对循环荷载下的路基变形发展进行了预估。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第３ ７卷 ， ３ 第 期
２ ０ １ ２ 年 ６ 月
公 路 工 程
Ｈｉ ｈ ｙ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎｇ ｇ ｗａ ｇ ｎ ｅ ｉ
Ｖｏ ． ７，Ｎｏ ３ １３ ．
Ｊ ｕｎ． ，２０ １２
沥 青路 面 永 久变 形 设 计 方 程研 究
陆 永林 张 洪亮 ，
Ｓ ｅ ｉｌＡｒ ａ ｐ ｃａ ｅ Ｈｉ ｈ ｙ ｇ ｗａ Ｅｎ ｉ ｅ ｉ ｇ ｆ Ｍ ｉ ｉｔｙ ｆ ｇｎｅ ｒｎ ｏ ｎ ｓｒ ｏ Ｅｄ ｃ ｔ ｎ，Ｃｈ ｎｇ’ａ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ， Ｘｉ ｎ， Ｓ ａ ｎ ｉ ｕ ａｉ ｏ ａ ｎ ｉｅ ｓｔ ’ａ ｈ ａ ｘ
７ ０ ６ Ｃ ｉａ １０ ４， ｈｎ ）
ａｉｎ ｐｒ ｄ ｃｉｎ ｍｏ ｅ ｎ ＡＡＳ ｔｏ ｅ ｉｔｏ ｄ ｌｉ ＨＴＯ ０ ｇ ｗａ ｓｇ ｉ ｅ ｗｅ ｅ ｕ ｅ ２ ０２ Ｈｉｈ ｙ Ｄｅ ｉｎ Ｇｕ ｄ ｒ ｓ ｄ，ｔ ｅ ｔ ｔｌｐｅｍ ａ ｎ ｅ ｒ ａ ｈ ｏ ａ ｒ ｎｅ ｔｄ ｆ ｍ — ｏ ｔ ｎ ｏ ｓ ｈ ｌ ｐａ ｅ ｅ ｔｗｅ ｅ ｃ ｌｕｌｔｄ ｗｉｈ ｌ ｙ ｒ ｕ ｍａ ｉｎ ｍ ｅｈ ｄ ， ａ ｄ ｔ ｅ ｄ ｐｔ ｉ ｆａ ｐ ａｔ ｖ ｍ ｎ ｒ ａ ｃ ａ ｅ ｔ ａ ｅ ｓ ｓ ｍ ｏ ｔ ｔｏ ｓ ｏ ｎ ｈ ｅ ｈ， ｉ ｎ ｗｈｉｈ ｔ ｅ ｃ ｈ ｐ ａ ｔｃ ｓｒ ｉ ｓ ｅ ｕａ ｏｔ ｖ ｒ ｇ ｌ ｓｉ ｔａ ｎ，ａ ｄ ｔ ｅ ｅａ ｔｃｓｒ ｉ ｔｔ ｉ ｅ ｔ ｒ ｅｅ ｉ ｅ ｌ ｓｉ ｔａ ｎ ｗａ ｑ ｌｔ ｈｅ ａ ｅ ａ ｅｐ ａ ｔ ｓｒ ｉ ｃ ｎ ｈ ｌｓｉ ｔａｎ ａ ｈ ｓｄ ｐｈ ｗｅ ｅ ｄ ｔｒ ｎ ｄ． ｍ
（ ． 州 市 公 路 管 理 局 ，浙 江 杭 州 ３ ０ ３ ； ２ 特 殊 地 区公 路 工 程 教பைடு நூலகம்育 部 重 点 实 验 室 ， 西 西 安 １杭 １０ ０ ． 陕 ７０６ ） １０ ４
［ 摘 要 ］对 于 半 刚性 基 层 、 性 基 层 、 性 基 层 、 合 式 基 层 的 沥 青 路 面 典 型 结 构 ， 算 出 不 同季 节 时 不 同深 刚 柔 组 计
Ａｓ ｈａ ｔＰａ ｅ ｅ ｔ ｐ ｌ ｖ ｍ ｎ
ＬＵ Ｙｏｎｇ ｉ ，ＺＨ ＡＮＧ ｌｎ Ｈｏｎｇ ｉ ｎｇ ｌａ
（ ． ｎ ｚ ｏ ｎｃｐ ｌ ｕ ｅ ｕｏ ｇ ｗ ｙ １ Ｈａ ｇｈ ｕ Ｍｕ ｉｉａ ｒａ ｆ ｈ ａ ，Ｈａ ｇ ｈ ｕ Ｚ ｅｉｎ １ ０ ０，Ｃｈｎ ； ２ Ｂ Ｈｉ ｎ ｚ ｏ ｈ ｊａ ｇ３ ０ ３ ｉａ ．Ｋｅ ａ ｒｔｒ ｏ ｙＬ ｂ ａｏｙｆｒ
建 立 了 回 归 公 式 ， 关 系数 （ 均 在 ０ ９ 相 Ｒ） ．３以上 ， 后 建 立 了 沥 青 路 面 永 久 变 形 预 估 方 法 。 结 果 表 明 ， 以 利 用 本 最 可 文 的方 法 来 代 替 分 层 总 和 法 预 估 沥 青 路 面 的永 久 变形 ， 前 者 更 简 单 实 用 。 但
［ ｓ ａｔ ｏ ｅ ａｐ ａ ａ ｅ ｎ ｉ ｉｅｅ ｔ ａｅｃｕｓｓ ｈ ｅ ｐ ｒｔｒ ａｄ ｄ ｎ ｍ ｃ Ａｂｔ ｃ］Ｆ ｒｔ ｓｈ ｌ ｐ ｖｍｅｔｗｔ ｄｆ ｒｎ ｂ ｓ ｏ ｒｅ ，ｔｅｔｍ ｅａｕｅ ｎ ｙ ａ ｉ ｒ ｈ ｔ ｈ ＂
ｍｏ ｕ ｕ ｆａ ｐ ａｔｍｉｔ ｒ ｎ ｄｉ ｅ ｅ ｔｓ ａ ｏ ｎ ｆｅ ｅ ｅ ｔ ｒ ａｃ ｌｔ ｄ，ｔ ｅ ｐ ｒ ｎ ｎ ｅｏ － ｄ ｌ ｓ ｏ ｓ ｈ ｌ ｘｕ ｅｉ ｆ ｒ ｎ ｅ ｓ ｎ ａ ｄ ｄｉ ｒ ｎｔｄ ｐ ｈ ｗｅ ｅｃ ｌ ｕ ａｅ ｆ ｆ ｈ ｅ ｍａ ｅ ｔｄ ｆ ｒ ｍ
Ｔｈ ｅ ｒ ｓ ｉｎ ｆｒ ｕ ａ， ｂ ｔ ｅ ｈ ｏ ａ ｅ ｍ ａ ｅ ｔｄｅｏ ｍａ ｉｎ ａ ｄ ｔ ｅ ａ ｅ ａ ｅ ａｒｔ ｍｐ ｒｔ ｒ ｎ ｄｆ ｅ ｒ ｇ ｅ ｓｏ ｏ ｍ ｌ ｅｗｅ ｎ ｔ ｅ ｔｔｌｐ ｒ ｎ ｎ ｆｒ ｔ ｎ ｈ ｖ ｒ ｇ ｉ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｉ ｉ ｏ － ｆ ｒ ｎ ｅ ｓ ｎ ｅ ｅ ｔｓ ａ ｏ ｓ，ｓ ｒａ ｅ ｃ ｕ ｓ ｈｉｋ ｅ ｓ ｕ ｂ ｒｏ ｘｅ ｌ ａ ｎ ｈ ｌ ｓｉ ｔａｎ ａ ｈ ｐ ｈ ｉ ｉｈ ｕ ｆｃ ｏ ｒ ｅｔ ｃ ｎ ｓ ，ｎ ｍ ｅ ｆａ ｌ ｏ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｅａ ｔ ｓｒ ｉ ｔｔ ｅ ｄｅ ｔ ｎ ｗｈｃ ｃ
［ 键 词 】沥 青 路 面 ； 久 变 形 ；预 估 方 程 关 永
【 图分 类 号 ］Ｕ４ ６ ２ ７ 中 １ ．１
【 献 标 识 码 ］Ａ 文
【 章 编 号 】１７ ＂ ６ ０ ２ １ ）３ ０４ — ６ 文 ６ ４ ０ １ （０ ２ ０ — １８ ０
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｈ ｓｇ ｕ ｔ ｎ ｏ ｒ ａ ｅ ｔＤｅｏ ｍ ａ ｉ ｎ ｏ ｔ ｄ ｎ ｔ ｅ Ｄｅ ｉ ｎ Ｅｑ ａ ｉ ｆＰｅ ｍ ｎ ｎ ｆ ｒ ｔｏ ｆ ｏ
ｔ ｌｓｉ ｔａ ｎ ｗａ ｑ ａ ｏ ｔ ｅ ａ ｅ ａ ｅ ｐ ａ ｔｃ ｓｒ ｉ ｈｅ ｐ ａ ｔｃ ｓｒ ｉ ｓｅ ｕ ｌｔ ｈ ｖ ｒ ｇ ｌ ｓｉ ｔａｎ，ｗｅ ｅ ｅ ｔｂ ｉｈ ｄ． Ｔ ｑ ａ ｅ ｏ ｈ ｏ ｒ ｌｔｖ ｒ ｓａ ｌｓ ｅ ｈｅ ｓ ｕ ｒ ｆｔ ｅ ｃ ｒｅａ ｉｅ ｃ ｅｆｃｅ ｔ ｒ ｒ ａｅ ｈａ ９ ｏ ｆｉ ｉｎ ｓｗｅ ｅ ｇ ｅ ｔ ｒｔ ｎ ０． ５． Ａｔｌｓ ，ｔ ｅ ｐ ｅ ｉ ｔ ｎ ｍｅｈ ｄ ｆ ｒｔ ｅ ｐ ｒ ａ ｅ ｔｄ ｆｒ ａｉ ｎ ｏ ｓ ａ ｔ ｈ ｒ ｄ ｃｉ ｔｏ ｏ ｈ ｅ ｏ ｍ ｎ ｎ ｅｏ ｍ ｔ ｆａ — ｏ ｐ ａｔｐａ ｅ ｅ ｔｗａ ｏ ｎ ｈ ｌ ｖ ｍ ｎ ｓｆ ｕ ｄ．Ｒｅ ｕｔ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅ ｌｙ ｒ ｕ ｍａ ｉｎ ｍ ｅｈ ｄ ｃ ｎ ｂｅｒ ｐ ａ ｅ ｙ ｔ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｓ ｌ ｓ ｏ ｔ ａ ｈ ａ ｅ ｓｓ ｍ ｓ ｔ ｔ ｏ ａ ｅ ｌ ｃ ｄ ｂ ｈ ｔ ｏ ｏ