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1、沥青路面设计指标和参数 研究成果介绍,2008.4,沥青路面设计指标和参数研究成果介绍,概述路面结构组合路面损坏模型路面设计参数路面设计指南研究成果和建议,一、概述,研究概况 现行设计指标和参数 研究方案, 研究目的 建立适合我国特点、且与国际融合的沥青路面设计指标、参数和方法，为沥青设计规范修订工作提供依据。,研究概况 前言, 成果一览,构建设计指标体系,沥青层疲劳无机结合料稳定层疲劳路基永久变形沥青层永久变形沥青层低温开裂 共5个指标,成果一览,提出设计参数,路基和粒料层回弹模量 路基回弹模量调整系数沥青混合料动态压缩模量无机结合料弹性模量 共4个参数,成果一览,研究总报告 分题研究报告
2、12个设计指南,1 沥青路面的温度场和沥青面层的当量温度系数研究2 沥青混合料动态模量研究3 沥青层疲劳开裂预估模型研究 4 沥青混合料和沥青面层抗永久变形预估 5 无机结合料稳定类基层模量及衰变规律 6 无机结合料稳定类基层疲劳损坏预估模型,分题报告,7 路基与粒料层动态模量参数研究8 路基湿度状况及模量调整系数研究9 路基和粒料层抗永久变形性能预估 10 沥青面层低温缩裂研究11 沥青路面结构设计指标的协调与平衡12 加速加载试验验证,2. 现行设计指标和参数, 路表回弹弯沉 ls和ld 计算弯沉值和容许弯沉值（0.01mm） Ne 设计车道的标准轴载（100kN）累计当量 轴次 Ac、A
3、s、Ab公路等级、面层类型和基层类型系数, 层底拉应力 计算点的层底拉应力（MPa） 材料容许拉应力和劈裂强度（MPa） ks材料疲劳应力系数； a系数，沥青层0.09、无机结合料稳定粒料0.35、 无机结合料稳定土0.45； b系数，沥青层0.22，半刚性层0.11, 材料参数 * 路基模量：承载板法 * 无机结合料稳定材料：压缩模量和劈裂强度 * 沥青混合料：15C或20C压缩模量15C劈裂强度 环境参数 * 温度对沥青混合料性质的影响 未考虑 * 湿度对模量的影响 未考虑,结构设计控制指标路表弯沉路表弯沉为综合性、表观性指标，具有非唯一性，无法包容各种损坏，难以协调各单项损坏指标柔性基层
4、沥青路面的指标和参数有待补充材料性质指标和测试方法未反映其力学特性 应力依赖性、温度依赖性和湿度依赖性,存在问题,3. 研究方案,遵循力学-经验法针对不同损坏的多指标体系建模以室内试验为主，ALF试验验证和修正当量损坏法分析材料参数选用力学指标和科学试验方法测定参数采集按三层次要求以国内外的前沿水平为基础,二、路面结构组合,结构组合方案 结构损坏类型,1. 结构组合方案,材料类型沥青结合料类 热拌沥青混合料、SMA、OGFC、 沥青贯入碎 石、沥青表面处治无机结合料类 水泥或石灰-粉煤灰或石灰稳定碎石、砾石或土粒料类 级配碎石、级配砾石、填隙碎石、未筛分碎石、 天然砂砾,、,粒料类基层,沥青类
5、基层,无机结合料类基层,2. 结构损坏类型,开裂类 沥青层疲劳开裂 无机结合料稳定层疲劳开裂 沥青面层低温缩裂 沥青面层反射裂缝 变形类 沥青层永久变形 粒料层和路基永久变形,结构损坏类型,三、路面损坏模型,沥青层疲劳开裂无机结合料层疲劳开裂沥青层低温缩裂沥青层永久变形路基永久变形,路面损坏模型, 分析国内外已有模型，比选出合适的模型模式 和自变量 制定标准试验方法 室内试验和试验路（ALF）试验， 标定模型参数 长期使用性能观测资料和设计实践 经验积累，逐步验证和修正模型参数,路面损坏模型沥青层疲劳开裂,室内疲劳试验（弯曲，常应变，618组） 应变，SO 弯曲劲度模量，VFA沥青饱和度 弯曲
6、模量转换压缩模量(Christensen)（31组试件）,应变控制加载模式 适于厚度 5cm 应力控制加载模式 适于厚度 20cm 介于上述两种情况之间用Sigmoidal曲线过渡。 模式系数 MF模式系数，应力控制MF=-1,应变控制MF=+1； A劲度模量下降（），应力变化（）； B劲度模量下降（），应变变化（）。 分析464个路面结构建立模式系数回归公式。,损坏模型沥青层疲劳开裂,路面损坏模型沥青层疲劳开裂,模式系数（MF）疲劳关系式,路面损坏模型 沥青层疲劳开裂 ALF验证试验,损坏模型沥青层疲劳开裂,ALF验证 k1=1.368，k2= 5.790轴载修正（160kN100kN） 轴
7、载系数 6.554横向分布修正 横向分布系数 2.03疲劳开裂模型,损坏模型无机结合料稳定层疲劳开裂,室内疲劳试验（弯曲，147根试件）室内疲劳开裂模型,损坏模型无机结合料稳定层疲劳开裂,损坏模型沥青层低温缩裂,沥青低温性能指标 低温延度、低温针入度、当量脆点 * 低温蠕变劲度（弯曲梁流变仪BBR） （路面最低温度加10C ） S0.35 * 断裂应变（直接拉伸DT） （路面最低温度加10C ） 1% 临界开裂温度低于路面最低温度 * 为借鉴AASHTO沥青规范,损坏模型沥青层低温缩裂基质沥青低温性能指标验证路段调查和测试,损坏模型沥青层低温缩裂,沥青层低温开裂量预估（Hass & Hajek
8、)I裂缝指数，h层厚，a路龄，S劲度，J路基类型，T温度 验证路段沥青面层低温开裂量观测与预估,损坏模型沥青层永久变形,抗永久变形性能 马歇尔试验（稳定度，流值） 三轴压缩试验（，） 三轴静蠕变试验（流动时间） 三轴重复加载蠕变试验（流动数） 定高度重复单剪试验（G*，） 轮辙仪试验（动稳定度）车辙控制 车辙量预估 混合料控制指标,损坏模型沥青层永久变形,轮辙试验方法指标 相对辙深PRD（轮辙深/试件厚），% 蠕变率CS（蠕变速率的倒数），次/mm试验时间 1小时，以最后15min时段的曲线斜率计算蠕变率试验温度 60C 轮载接触压力 0.7MPa空隙率 7%1%（密级配），5.5%0.5%（
9、SMA）,损坏模型沥青层永久变形,永久变形预估模型轮辙深度模型(Shami) 基于APA轮辙仪试验 rd-辙深，T-温度，p-压力，N-次数，h-层厚，k1-修正系数，0为标准条件标定参数试验 3种普通混合料，4种改性混合料， 3种轮压，24C70C，551个样本 ，标定出系数,损坏模型沥青层永久变形 ALF验证试验,损坏模型沥青层永久变形 ALF验证试验,损坏模型沥青层永久变形,模型指数修正 a = 2.636, b = 2.550, c = 0.500, d=1加载次数换算 1.089辙深换算 1.04速度换算,损坏模型 沥青层永久变形 容许车辙深15mm 沥青混合料轮辙试验相对辙深（%）
10、要求（不大于 ） （长大纵坡要求值为平坡的0.6倍）,损坏模型 沥青层永久变形 相对辙深与蠕变率经验关系（117个样本） 沥青混合料轮辙试验蠕变率（次/mm）要求（不小于） （长大纵坡要求值为平坡的0.6倍）,损坏模型 沥青层永久变形,重复加载三轴蠕变试验 围压应力138kPa，轴向应力700kPa， 45C（普通），50C（改性）流动数预估模型 4种混合料，3种温度，3种轴向应力永久变形预估模型 ALF 验证,损坏模型路基土和粒料层永久变形,土和粒料永久变形模型 动三轴试验路基和粒料层永久变形模型 分层应变总和法路基顶面压应变控制模型 安定(shake-down)理论概念 应力水平低时，永久变形累积速率随作用次数增加而逐渐减缓，并趋向稳定，最终达到平衡状态。,损坏模型路基和粒料层永久变形,土和粒料永久变形模型 * 3种土、3种含水量、2种压实度、3种偏应力、 1种围压应力，重复加载10000次，162次试验 * 4种粒料、3种含水量、1种压实度、3种偏应力、 3种围压应力，重复加载10000次，72次试验 * 永久变形关系式（Tseng&Lytton),
