长寿命沥青路面结构设计分析
高速公路长寿命沥青路面设计施工技术指南

高速公路长寿命沥青路面设计施工技术指南一、高速公路长寿命沥青路面设计施工技术指南随着社会的发展,人们对于交通出行的需求越来越高,高速公路作为重要的交通方式,其设计施工技术也在不断地提高和完善。
本文将从理论和实践两个方面,对高速公路长寿命沥青路面设计施工技术进行探讨。
二、理论部分1.1 沥青路面材料的选择在高速公路的设计施工中,选择合适的沥青路面材料是非常重要的。
一般来说,我们会选择优质、环保、抗老化性能好的沥青材料。
这样可以保证路面的使用寿命更长,同时也能够减少对环境的影响。
1.2 沥青路面结构的设计沥青路面的结构设计也是影响路面寿命的一个重要因素。
我们会根据道路的使用情况和地理环境,合理地设计路面的结构。
例如,对于重载车辆较多的道路,我们会采用较为厚实的路面结构,以提高承载能力;而对于低温区域,我们则会采用较为柔软的路面结构,以适应低温环境。
1.3 沥青路面施工工艺的研究沥青路面的施工工艺也是影响路面寿命的关键因素之一。
我们会通过研究和实践,不断优化施工工艺,提高施工质量。
例如,我们会采用先进的摊铺设备和工艺,确保沥青混合料的质量和均匀性;我们还会加强对施工现场的管理,确保施工过程的规范性和安全性。
2.1 沥青路面维护与保养为了保证高速公路沥青路面的长寿命,我们需要对其进行定期的维护与保养。
这包括定期检查路面的状况,及时发现并处理问题;以及对路面进行适当的补养和修复工作,延长路面的使用寿命。
2.2 沥青路面改造与升级随着科技的发展和社会需求的变化,高速公路沥青路面也需要不断地进行改造与升级。
这包括引入新技术、新材料,提高路面的性能;以及对现有路面进行改造,满足新的交通需求。
三、实践部分3.1 案例分析本文将通过一个具体的高速公路沥青路面设计施工案例,详细介绍长寿命沥青路面的设计施工技术。
从材料的选择、结构的设计到施工工艺的研究,都将得到详细的阐述。
通过这个案例,读者可以更好地理解和掌握长寿命沥青路面的设计施工技术。
永久性沥青路面概念及结构组成解析PPT课件

1.控制指标
半刚性基层路面结构设计时采用以路表弯沉、结构层 底拉应力为控制指标。
永久性路面将面层底面在荷载重复作用下的拉应变以 及路基顶面的压应力或压应变作为设计指标
2.2 稳定性
• 稳定性可以从粗骨料间的骨架结构及采用合适的高等级沥 青来获得, 这对面层上部150mm区域是至关重要的。因为此 区域是承受车轮荷载作用的高应力区,极易产生剪切损坏。 长寿命路面沥青结构等级确定
2.3 抗车辙性能 • 永久性沥青路面应力分析可知,剪切应力峰值主要集中
在中间层,中间层最有可能出现剪切破坏, 因此要求有 较好的抗车辙性能。材料设计时可采用改性沥青,混合 料采用骨架嵌锁结构。
缺点:沥青用量较半刚性基层路面增加,初期仁建设费用较 高,以我国目前的经济实力很难大面积推广
3.破坏模式
我国半刚性基层沥青路面的主要破坏形式包括反射裂 缝、水损害、车辙等.
永久性沥青路面的主要破坏形式是车辙和top-down裂 缝,路面破坏是从上到下、由外到内发展延伸的,是一 个由功能性破坏逐步发展到结构性破坏的过程,这种 破坏形式为道路维护维修提供了便利.
4.综合分析
半刚性基层路面
应
高沥青含量
变
低沥青含量
无限疲劳寿命
疲劳寿命
(2)增加路面厚度
为路面结构设计一个适当的厚度,让底部的拉应变低于积 累破坏可能发生的程度。
压应变
拉应变
应变
无限 疲劳寿命
疲劳寿命
压应变 拉应变
应变
无限 疲劳寿命
疲劳寿命
永久路面与半刚性基层路面比较
武汉市快速路与主干道长寿命路面结构设计

武汉 市属 北亚 热带 季风 性 ( 湿润 ) 气候 , 具 有 常
年 雨水 充沛 、 热量 丰 富 、 雨热 同季 、 旱涝 更替 、 冬 冷夏
普通 路 面相 比 , 长 寿命 路 面虽然 初期 建设 费用较 高 ,
层是水泥混凝土板 。复合式路面结构 “ 刚柔并济” ,
综 合 了普通 的沥青 路 面及 水 泥路 面 的优 点 , 不 仅 节 省 建设 费用 , 改善 路 面性能 , 而且 沥青 面层一 旦损 坏 可 刨 除重铺 , 方便 维修 。 因此 , 以下将选 用 复合式 路 面作为 武汉 市快速 路 与主干 道 的路 面结 构形 式 。
我 国多采用 复合 式 沥青 路 面 结 构 , 该 结构 由水 泥 混
※基金项 目: 湖北省交通运输厅科技 项 目( 鄂交科教 [ 2 0 1 2 ]
8 5 7号 ) ; 武汉市城乡建设委 员会科研 项 目( 武建[ 2 0 1 1 ] 1 5 8
号)
对于长 寿命路面结构的设计指标 , 国内外 尚没
有 统一 的定论 , 我 国 现行 的沥 青 路 面设 计 规 范 中采
用路表弯沉作为设计指标 , 以沥青层底弯拉应力作
第1 期
李小满等 : 武汉市快速路与主干道长寿命路面结构设计
・ 6 5・
应 力吸收 层2 c m
防 水 联 接 层
以及路基顶面的压应变作为设计指标 ; 其 中沥青层 底弯 拉 应 变 应 小 于 6 0 x i e , 基 顶 压 应 变 应 小 于
长寿命沥青混凝土路面结构特点与设计研究

文章编号:0451-0712(2005)08-0239-04 中图分类号:U4161217 文献标识码:B 长寿命沥青混凝土路面结构特点与设计研究陈小庭1,孙立军2,李 峰2(11广东省路桥建设发展有限公司 广州市 510635;21同济大学道路与交通工程教育部重点实验室 上海市 200092)摘 要:长寿命沥青混凝土路面是国际道路工程界提出的新技术。
长寿命路面的结构特点是沥青混凝土层厚度大于传统的沥青混凝土路面,基本上消除了传统上普遍存在的疲劳损坏,路面的损坏只发生在路面的表层。
长寿命沥青混凝土路面结构设计采用沥青混凝土层底弯拉应变和基顶压应变指标控制结构疲劳寿命,采用抗剪指标以控制表面损坏过早发生。
在整个寿命周期内,不需要进行结构性的维修,只需进行预防性养护,并在表面损坏达到一定程度后,将磨耗层铣刨,并置换成等厚度的新混合料便可。
关键词:长寿命沥青混凝土路面;结构特点;疲劳损坏;表面损坏;抗剪指标 近年来,随着交通量和车辆荷载的激增以及平均行车速度的提高,沥青混凝土路面往往在建成通车后1~2年甚至更短的时间内就产生严重的破坏,即初期损坏,例如泛油、内部松散、坑洞、唧浆等等[1]。
初期损坏的发生不仅降低了道路使用性能,而且增加了路面寿命周期成本,给道路建设和养护造成了巨大的经济损失。
初期损坏的频繁发生引起了我国道路部门的普遍重视,许多研究人员对沥青混凝土路面的损坏状况进行了一些调查。
调查表明,通车仅2~3年的高速公路沥青混凝土路面都已经大面积破坏,有些高速公路通车仅9个月就开始出现破坏迹象,不到1年就由于大面积破坏严重而不得不将原沥青混凝土面层铣刨后重新铺筑[2]。
由于我国大部分高速公路都是新建沥青混凝土路面,这就使逾万公里的道路面临着初期损坏的威胁,现行的路面技术也同样遇到了强有力的挑战。
为了提高沥青混凝土路面的质量,在我国的路面实践中采用了许多新的技术,如采用SHR P沥青评价技术、Sup erp ave的混合料设计技术、S M A路面、聚合物改性沥青和纤维改性沥青等。
永久性沥青路面

永久性路面结构设计理念
上面层:抗车辙能力和抗磨耗能力 中间层:抗车辙能力 基层:抗疲劳能力 路基:高强、稳定和坚固
设计理念
}
最大拉应变
Байду номын сангаас
40~75mm 高质量SMA、 OGFC或 Superpave
100 高压力区 ~ 150 mm
100~180mm高模量
抗车辙材料 (根据需要定)
柔性抗疲劳材料 75~100mm
各地永久性路面状况
传统的沥青路面设计寿命为20年。适度增加 路面强度及沥青混合料基层厚度的永久性路面, 则甚至可以获得50年或50年以上使用寿命。
欧洲使用情况简介
美国使用情况简介
中国山东滨州永久性路面试验路
欧洲使用情况简介
1977年德国A5高速公路Frankfurter Kreuz采用的结构是 37mm浇注沥青砼面层+200mm沥青砼基层+150mm稳定底基层。 该高速公路双向日交通量152000辆/d,重载货车比例为10 %~20%,使用17年后标准轴载次数为125百万次,到现在 仍然使用良好 法国巴黎Peripherique道路双向交通量200000辆/d,重载货 车占10%,年标准轴次1千万。1993年进行了大修,结构为 40mm排水面层+220mm高模量沥青砼基层 意大利的Del Sole高速,结构为30mm中粒式沥青砼+70mm粗 粒式沥青砼+150mm沥青碎石+360mm级配砂砾+300~400mm砂 层
中国山东滨州永久性路面试验路
试验路(离黄河只有几公里)2005年6月开始施工,9月 通车。
与美国永久性路面一样应用PerRoad软件进行设计,但该 路设计轴载是重载车(平均单轴重超过9吨)。
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,
长寿命半刚性基层沥青路面的设计原理及方法(1)

长寿命半刚性基层沥青路面的设计原理及方法摘要:本文论述了长寿命半刚性基层沥青路面的设计原理及方法,指出了我国传统沥青路面设计方法存在的缺陷,简要说明了路面结构动载性能分析方法。
认为我国完全可以利用国外的永久性沥青路面设计原理开发自己的长寿命半刚性基层沥青路面。
关键词:长寿命半刚性基层沥青路面路面结构动载性能。
序言:半刚性基层沥青路面是我国公路的主要结构形式,要实现我国的长寿命半刚性基层沥青路面,路面设计是第一位的。
施工不可能超出设计的范畴,要掌握长寿命半刚性基层沥青路面设计的核心技术。
我国传统的沥青路面设计方法存在缺陷,即缺少路面结构动载性能分析,把汽车荷载当作静载,运用弹性层状连续体系理论进行计算,往往造成路面结构动载性能不良,路面结构动载性能不良的半刚性基层沥青路面很难达到长寿命,容易发生结构性损坏。
因此,我们的沥青路面设计中的结构层与组合设计要把汽车荷载当作动载,增加路面结构动载性能分析这一关键环节。
一、路面结构动载性能分析那么如何进行路面结构动载性能分析呢?对路面结构的动载性能进行分析,首先要把汽车荷载看作动载,分析汽车驶过路面时,汽车荷载在路面各结构层的传递、扩散,分析路面各结构层的结合状态,是趋于连续状态还是滑动状态。
下面作者浅谈对路面结构的理解,供大家参考。
路面结构实质是一种“介质”,把汽车动载快捷、均匀地传递给路基,即扩散传递荷载的作用;另一方面路面结构自身承受汽车荷载的压力即承重层的作用。
习惯上我们以为半刚性基层是主要承重层,半刚性底基层是次承重层,而忽略了对路基承重的理解和认识,路基是最终的“承重层”。
路面结构包括基层、底基层的承重作用是与桥梁中的梁板的承重作用有着本质区别的,公路路面与铁路在结构上异曲同工。
火车的载重量要比汽车大,速度也快,铁路表现出了良好的使用性能,这说明铁路结构设计是很成功的。
铁路结构很简单,从下至上依次是路基、道碴、枕木、铁轨。
半刚性材料优缺点再认识,要扬长避短。
长寿命沥青路面关键技术研究(140页)PPT

- 采用半刚性基层结构(结构单一) ; - 面层厚度比国外的薄(总厚度相当); - 路面的破坏形式与设计指标不一致 - 易出现结构性破坏,修复困难.
(2)长寿命路面的特点
- 沥青面层厚度大; - 服务周期长(超过50年); - 维修方便且费用低
长寿命沥青路面
(3)长寿命沥青路面设计理念
长寿命沥青路面
1 长寿命沥青路面发展及研究现状
长寿命沥青路面
1.1 前言
- 近年来我国高速公路里程增长迅速。
2000年底,高速公路通车 总里程已达到1.6万公里, 我国高速公路总里程跃居 世界第三位; 2002年底,我国高速公路 通车总里程已达到2.52万 公里,跃居世界第二位; 截止到2004年底,我国高 速公路通车里程已超过3.4 万公里,保持世界第二。
a、局部性; b、通常行车道首先发生; c、强烈的时间特性; d、通过及时的局部性的维修和铣刨加铺可以得到缓解。
长寿命沥青路面
(2)第二类早期损坏
由深层次原因导致的早期损坏,与我国采用较薄沥青 层的半刚性基层沥青路面结构有关。
- 薄沥青层从长远来说,无法防止开裂,无法防止各种途径地水 地进入,又不能迅速地排除水,尤其是在严重的超限超载车辆通 行的路段,超载和水的共同作用使沥青路面在短时间内发生较严 重的损坏,且导致基层结构的损坏。
长寿命沥青路面
Shell法采用的三层弹性体系路面模型
在第四届(1977)和第五届(1982) 沥青路面结构设计国际会议上, 各国分别提出了十余种以力学~经验法为基础的设计方法。长 寿 命 沥 青 路 面
力学~经验法设计方法示例
结构
Shell 美国 AI
南非 NITRR
路面模型 多层弹性
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长寿命沥青路面结构设计分析
摘要:在所有的路面当中,长寿命路面的性价比是最高的,它的最大特点就是在使用的整个过程当中其结构不会出现破坏,就算有损坏也是发生在表面。
因此,在对路面进行修补工作时,就不需要对结构进行处理,只需要把表面的沥青混合料去除,然后换上相同厚度的新混合材料即可,大大降低了维修成本。
最近几年,国内外已经在此方面展开了研究。
关键词:长寿命沥青路面;结构设计;指标
在我国,道路网络十分庞大,而庞大的道路网络就涉及到了损坏的问题,因此,道路维修就成为了我国的一大压力,而如今的交通量更是加重了这种负担,使得道路维修越来越频繁,费用越来越高。
因此,如何减少路面的维修费用以及维修次数,延长道路的使用年限就成为了人们关注的一个热门话题。
但是,全厚式的沥青路面进行打规模的修建还很不现实,因此为了能够提高沥青混凝土路面的质量,我国做出了许多新的尝试,比如利用SHRP沥青评价技术、SMA路面、Superpave的混合料设计技术以及纤维改性沥青等等。
这些新的技术虽然在一定程度上提高了路面的质量,但是损坏问题依然存在。
1. 长寿命沥青路面概念
国际沥青路面界针对此问题提出了一项新的技术——长寿命沥青路面,这种路面的使用年限基本上都在50年以上,当然在这50年当中要进行定期的维护和罩面等工作。
长寿命沥青路面具有:抗车辙、不透水以及耐磨损这三个特点。
在上世纪60年代时北美地区就开始这方面的工作了,大范围的修建全厚式或者是深层的高强沥青路面,并且实践证明,这些路面的确提供了长期、优质的服务。
所谓全厚式路面,就是将沥青路面直接修筑在土基上;而加厚式路面则是在土基与路面之间又加入了一中基层——粒料基层,这种基层相对而言比较薄。
这两种路面的最大特点就是厚度要比常规的沥青路面要薄,并且减少出现裂缝的机率,假如出现破坏时,这两种路面的损坏也不会影响到路面结构,只会发生在表面。
因此,只要发现路面损坏到一定程度再去修理即可,大大降低了维修成本以及维修难度。
这种路面与普通的柔性路面是不相同的,其设计思路也是与众不同的。
这种路面让损坏尽量发生在路表,对路面结构影响不大,修复时也只是在路表,定期的维护可以防止因表面损坏而影响到路面结构,而且这种维护可以保证道路的使用年限在40年以上。
2. 长寿命沥青路面结构设计指标
多个层状体系结构结合在一起组成了一个路面结构,不同的层状体系结构之间也是比较繁杂,我国的设计指标主要是依靠路表的弯沉程度,验算整体性路面材料底部的拉应力。
而在国际上,设计指标主要是看路基顶面的压应变以及沥青层底部的拉应变,所谓压应变就是控制路面的车辙,而拉应变则是要控制沥青面层的疲劳破坏问题。
(1)沥青层层底弯拉应变指标
针对沥青混凝土路面的疲劳开裂损坏问题,我国的验算指标是以沥青层地面的拉应力为准,也就是说最大的拉应力应该不大于疲劳强度,也就是说不能大于材料所能容许的拉应力。
但是在实际当中,拉应变会影响到沥青混凝土层的寿命,而不是非拉应力,因此,采用拉应变作为反映沥青混凝土的疲劳程度的指标是最为合适的,除此之外,在进行道路设计时,还要保证道路材料的疲劳寿命一定要大于道路的累积标准荷载。
(2)半刚性基层层底拉应力指标
一般,半刚性基层材料所表现出来的破坏模式主要由以下两种情形:压碎破坏以及正常情况下的疲劳破坏。
针对压碎破坏,在路面结构当中发生的概率比较小,因为这种材料已经通过了常规测验;针对疲劳破坏,由于其材料的脆性比较严重,因此在超荷载情况下就容易
出现断裂问题,因此,控制疲劳寿命的临界指标一般看层中或者是结构层底面的最大拉应力。
在进行道路设计时,其拉应力要保证不大于材料所能承受的最大拉应力。
(3)面层抗剪指标
在进行长寿命的沥青路面结构设计时,对于道路的寿命问题除了要考虑上述的设计以及验算指标外,还要考虑施工材料在较差的环境下如何能够保证最佳的性能,以此来防止出现局部损坏问题。
除此之外,对于设计表面的沥青混合材料时,其指标主要是看抗剪程度。
(4)土基顶面的压应变指标
在刚开始设计沥青混凝土路面时,为了不让车辆直接伤害到路基土,因此就需要对土基顶面应力以及垂直位移量进行控制,在此设计的理念下,最大限度的让压力通过路面传播到了土基的应力而扩散,这样就不会出现土基过大的沉降问题。
3. 长寿命沥青路面结构设计方法
结合我国沥青路面的设计模式,可以将其分为两大类:经验法以及力学—经验法。
经验法,也就是说对路面进行设计时是以试验路数据为依据的,这些数据的获得是通过观测试验路或是正在使用的道路。
而长寿命沥青路面的设计方法结合了已经存在的方案优点,并且在结构的设计、材料的应用上更加合理、科学。
(1)结构设计
在结构的设计上,理论基础依然采用的是弹性层状体系理论,也就是说各层材料都是各向同性并且还是均匀的;在深度以及水平方向上,土基是无限的;垂直以及水平荷载都有路表的作用;在深度方向、水平方向以及深度方向上其应力、位移以及应变都是0;层间接触有三种情况:完全滑动、完全连续以及层间产生相对位移。
除此之外,计算长寿命沥青路面结构的力学时,要改进现行的一些规范所提供的力学图示,这样才能够保证结构的可靠性、安全性以及使用的寿命,并且,采取这种方式可以最大限度的接近真实情况,能够较为客观的反映出路面结构当中的真实力学信息。
针对相同车辆的荷载情况下去分析路面结构,可以发现轮载的作用力以及分布形式的不同都会导致路面结构中的力学响应产生不同的情况,因此,只有在充分了解到实际轮胎接地压力的分布形式以及数值大小的情况下,才能够正确的描述路面结构以及路面结构中的力学响应。
(2)结构层材料设计
在对路面结构进行设计时,要充分考虑不同结构层的功能,一般,长寿命沥青路面的损坏只是出现在沥青面,因此,在选择沥青面的材料时,一定要保证其具有较高的强度以及很好的稳定性,并且针对大规模的车辆荷载重复碾压的情况下,一定要具有很强的抵抗性,保证路面不会出现变形。
因此,在材料的选择以及设计混合材料时,一定要具有针对性,设计方法也要与实际的路面情况相联系,不能只依靠经验。
而混合料的选择要结合其材料所处的层次以及功能。
沥青混合料中间层需要重复考虑材料的耐久性以及稳定性。
稳定性的获得可以通过胶结材料或者是利用粗集料间的骨料相互接触,其沥青的用量可以通过标准Superpave方法进行参考,而且还要测试车辙以及水敏感性等问题。
以往在进行材料的选择时,更多是依靠经验以及当地的经济情况,而当考虑到路面的耐久性、透水或是车辙、磨耗等问题时,就需要降低混合料的现场空隙率。
如果交通量不是十分庞大,那么可以利用Superpave密级配混合料,不过需要对此混合料进行试验,比如测试车辙等。
而如果是利用胶结料,PG等级的高温部分要高出工程所在区域常用胶结料至少一个等级,而低温部分就需要保证材料的可靠度。
使用长寿命沥青路面的好处就是可以在很长的一段时间内不用去进行大修,结构不需要改变,因此,这也就使得基垫层必须足够强,而采用整体性的材料就可以保证这点,但是,
在使用整体性材料时还要将干缩、温缩以及抗弯拉等问题考虑进去。
总结
所谓长寿命沥青路面,就是说它的路表只是需要定期更换,而不需要去大修道路得结构,而如果沥青路面的使用年限超过了50年,那么就可以减小道路的修复费用,而且表面去除的材料也是可以回收再利用的,这就大大降低了对资源的浪费程度。
目前已经有很多国家开展了这方面的研究,而且已经取得了阶段性的胜利,不过,到目前为止,国际上针对长寿命沥青路面还有一个统一的标准,还需要进一步的完善。
参考文献
[1] 孙立军等.沥青路面结构行为理论[M].北京:人民交通出版社,2005.
[2] 尹如军,吕西方.公路路面设计与施工[M].郑州:黄河水利出版社,2005.
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