《关于沥青路面设计指标体系的论证》由会员分享，可在线阅读，更多相关《关于沥青路面设计指标体系的论证（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、关于沥青路面设计指标体系的论证,1 国外沥青路面设计方法,两大类： （1）经验法 通过对道路的实验观测建立路面结构、荷载与路面性能三者的经验关系。 最著名的经验法有美国的加州承载比法（CBR法）和美国各州公路和运输官员协会（AASHTO）法。,（2）力学经验法 首先分析路面结构在荷载和环境作下的力学响应量（应力、应变、位移），利用力学响应量与路面性能（各种损坏模式）之间建立使用模型，按设计要求设计路面结构。 著名的有美国沥青协会（AI）法和壳牌（Shell）法。,1.1 经验法 （1）CBR法 以CBR值作为路基土和路面材料（主要是粒料）的性能指标，通过路面调查和CBR测定，建立路基土的CBR
2、轮载路面结构层厚度三者的经验关系。 利用此关系曲线，可以按设计轮载和路基土的CBR值确定所需路面层总厚度。 再按各层材料的CBR值进行当量厚度换算。 不同轮载的作用按等弯沉的原则换算为设计荷载的当量作用。,（2）AASHTO法 是在AASHO试验路的基础上建立的。 整理试验的测试数据，得到路面结构轴载使用性能三者的经验关系式。 路基土采用回弹模量表征其性能，路面结构层按各层材料性质的不同转换为一个结构数（SN）表征。 采用现时服务能力指数（PSI）作为路面使用性能度量指标。 PSI是一个由评分小组进行主观评定后得到的指标，它与路面的实际状况之间建立经验关系式。,1.2 力学经验法 在第一届国际
3、沥青路面结构设计会议（1962）上，Peattie和Dormon分别提出了力学经验法的构想以弹性三层体系代表路面结构，计算分析圆形均布荷载作用下，结构内各特征点的应力、应变和位移值，以沥青面层疲劳开裂及路基土和粒料层的过量永久变形作为沥青路面的主要损坏模式。 这一设计框架成为随后Shell设计方法的邹形。,，,图1 三层弹性体系和设计指标,随后，各国研究人员对力学经验法进行了大量深入的研究工作。在第四届（1977）和第五届（1982）国际沥青路面结构设计会议上，各国分别提出了十余种以力学经验法为基础的设计方法（参见表1）。,表1 力学经验法设计方法示例,图2 沥青路面力学经验法设计框图,综观各
4、设计方法，力学经验法的研制须解答以下7个方面问题： （1）路面结构的力学响应模型，分析路面结构在轴载和环境因素作用下的应力、应变和弯沉值； （2）路基土和路面材料的特性（参数），并制定相应的测试方法； （3）损坏模式和损坏标准，依据使用要求提出相应的损坏标准；如沥青层疲劳，水稳层疲劳； （4）路面使用性能预估模型，永久变形（车辙）、路基顶面压应变及低温开裂等建立路面结构在轴载和环境因素作用下的力学响应量、材料特性与路面各损坏模式之间的转换函数； （5）轴载作用，标准轴载换算与累积； （6）环境影响（温度、湿度）； （7）材料和结构的变异性及结构设计的可靠度。,2 我国现行沥青路面设计方法,2.
5、1 现状 （1）路表弯沉起控制作用； （2）拉应力验算一般不起控制作用； （3）柔性基层拉应力不能计算； （4）层间接触状况影响较大（危险）。,2.2 问题 （1）路表弯沉指标 弯沉指标的非唯一性； 路表弯沉与路面破坏类型不协调； 综合指标与单项指标不协调 （2）沥青面层底面拉应力指标 半刚性基层层间连续时一般受压； 半刚性基层层间滑动时，沥青面层底面可能出现拉应力，但其应力、强度比要低于半刚性基层，基层先疲劳。 柔性基层 沥青面层底面拉应力控制疲劳开裂 （3）半刚性基层底面拉应力指标 往往先于沥青面层产生疲劳开裂模量减小面层疲劳开裂两阶段设计,2.3 启示 （1）路面是多层复合结构，不同结构
6、组合，其应力、应变状况和相应的损坏形态不同采用多个单项指标。 （2）路面弯沉是一个整体性、综合性和表观性的指标。采用路表弯沉作为主要设计指标，无法反映和包容路面结构的多样性及各种损坏类型，也难以协调平衡各单项设计指标。 （3）沥青面层或半刚性基层底面的应力状况和大小主要取决于上下层的刚度比和层间的接触条件，而受路表弯沉大小的影响很小。 （4）对于半刚性基层沥青路面，在层间接触为连续的情况下，沥青面层底面处于受压状态；在层间为滑动的情况下，沥青面层底面可能受拉，但沥青面层的疲劳寿命仍大于半刚性基层。因而沥青面层拉应力验算指标在设计中不会起控制作用。,3 关于设计指标体系的建议,（1）可按结构特性
7、的不同，分别针对不同的主要损坏类型选用相应的设计指标（如下表）：,（2）沥青层的疲劳关系式，改为以弯拉应变为控制变量，并考虑温度及混合料组成和性质的影响。 （3）半刚性基层沥青路面设计，宜分为基层疲劳开裂和面层疲劳开裂两阶段，相应采用不同的基层有效模量值。 （4）研究采用轮辙试验或定高度重复单剪仪试验判别沥青混合料高温稳定性及预估沥青层永久变形的方法，使沥青混合料的组成设计与沥青路面的结构设计相结合。,（5）研究采用低温蠕变试验和相应的指标反映沥青混合料的低温抗裂性能。 （6）路表弯沉值可作为一项参考指标，应用于施工质量检验、工程验收及路面结构性能的评定。 （7）设计参数采集的精细或准确程度可按所设计项目的重要性（等级），工程规模和投资额的不同，规定不同层次的要求。各项材料性质参数的测定方法和指标，应与所选损坏模型和设计指标的要求相协调。,
