国内外沥青路面设计方法综述
永久性沥青路面研究综述
最 初 提出 的典 型永久 性 沥青路 面结构 特点 如
图 １ 要 点如下 。 ，
ａ 轮载下 １ ０ １ ０ｍｍ 区域 是 高受力 区域 ， ． ｏ ～ ５
也是各 种 损坏 （ 要是轮 辙 ） 主 的发生 区域 。
作者简 介：孙志林 （９ ９ ）男 （ １７ 一 ， 土家族） 湖南慈利人， ． 博士研究 生， 主要从 事路基路面工程的研究 ， ｃ ｓｕｚ＠ｓｎ ．ｏ 。 ｓｕ ｅｓｌ ｉａｃｒ ｎ
１ 永 久 性 沥青 路 面 的概 念及 特 点
永 久性 沥青路 面 （ 又称长 寿命 沥青路 面） 国 是
际沥 青路 面 界提 出的新技 术 。国外 ２ ０世纪 ６ ０年
２ 永 久 性 沥青 路 面 结 构 设 计
２ １ 典型 路面 结构 ．
代 以来修 建 了大量 全厚式 沥青路 面 和深层高 强 沥
维普资讯
第 ２ ４卷第 ３ 期 ２０ ０ ７年 ９月
华 中 科
技
大
学
学
报 （ 市科学版） 城
Ｖｏ ． ４ Ｎｏ ３ １２ ．
Ｓｅ ｐ．２ ７ ００
Ｊ ｆＨＵＳ ．０ Ｔ． （ ｂ ｎ Ｓ ｉｎ ｅＥｄｔ ｎ Ｕｒ ａ ｃｅ ｃ ｉｏ ） ｉ
刚性路 面 ， 面技 术 和质 量 总体 上 已经 达 到或 接 路
近 国 际先进 水 平 ， 促进 了我 国高 速公 路 沥青 路 面
裂， 不存 在结构 性破 坏 。ｄ 只需 要 日常养护 ， ． 不需
建设 。 是 ， 但 不少 半 刚性路 面还存 在使用 ｌ 年 ， ～３
甚至通 车不 久 即出现开 裂 、 辙 、 车 泛油 、 松散 、 坑槽 和水损 害等早 期路 面损坏 现象 。国内有必要 加 快 永 久性 沥青路 面 的研究 ， 进而 提高道路 建设质 量 ， 降低成本 ［ 。 １ ｑ］
沥青路面结构设计方法综述
２２３ 提 出 了路 面结 构 数 与 ．－
加 权 轴 载通 过 次数Ⅳ之 间关 系 的
基 本 方 程 ，此 结 果 是 Ａ Ｓ Ｏ方 Ａ Ｈ 法 的精 华 。
２３ ＡＡＳ Ｏ９ ． ＨＴ ３路 面 设 计 方 法
的 主 要 不 足
经验性 路面 结构设 计方 法存
系 等 问题 ，应 用受 到 诸 多 限制 。
Ａ Ｓ Ｔ 于２ 世 纪５ 年 代 末６ 年 ＡＨ ０ ０ ０ ０
２３１ 缺 少 科 学 合 理 的 材 料 强 ．．
度 指标 Ａ Ｓ Ｏ试 验 路 面 面 层 材 料 ＡＨ
代 初 ，在渥 太华 和伊利诺 斯州 修
筑 了大 规 模 的试 验 路 进行 研 究 ，
车 辙 这 些 表 面状 况 。 因 此 ，以
２１ Ａ Ｓ Ｔ ９ 沥青路 面设计 方 ． ＡＨ ０３
法 简 介
２２１ 首 次 将 耐 用 性 指 数 引 进 ．． 路面设 计方 法 ，而且提 出不 同道
Ａ Ｓ Ｏ ３ 计 方 法 是 在 Ａ ＨＴ ９ 设
２ 世 纪 ５ 年代 美 国Ａ Ｓ Ｔ Ｏ Ｏ Ａ Ｈ Ｏ试 验 路成 果 的基础上 提 出的路 面设计
计 方 法
２３２ 路 面 服务 性 指 数 （ Ｓ ） ．． Ｐ Ｉ 问
题
能力损 失 的影 响 。
２２ ＡＡＳ Ｏ９ 路 面 设 计 方 法 ． ＨＴ ３
的 主 要 优 点
Ａ Ｓ Ｏ设 计 法 以路 面 服 务 ＡＨ 性 指数 Ｐ Ｉ 为标 准 ，它 主要 反 Ｓ作 映不平 整度 、裂 缝与修 补 面积 和
发 生变 化 时 ，材料 的强 度 、耐久
公路沥青路面的施工技术要点综述
公路沥青路面的施工技术要点综述作者：肖莉符杰亮来源：《城市建设理论研究》2014年第11期摘要：随着科学技术的进步，人们对路面各结构层混合料设计理论与方法提出了更高的要求，与此同时，路面的施工技术也日趋成熟，这在一定程度上大大降低了路面各种病害发生的可能性，然而，公路沥青路面的施工技术尚存在一定的改进空间，这就要求我们需进一步加大对其的研究力度，保障公路沥青路面发挥出最优的路面性能。
本文根据笔者工作实践，对沥青路面施工技术和质量的影响因素及公路工程沥青路面施工技术和质量控制进行了探讨。
关键词：公路沥青路面施工技术中图分类号：X734文献标识码： A一、沥青路面施工技术和质量的影响因素1.工程特点一般情况下，沥青路面的施工技术和工艺是以工程特点为确定依据的，而施工质量与公路工程建设标准、技术难易程度均有关，如其宽度很大程度上决定着摊铺面积、碾压时间、铺设进度等，其厚度要求则对碾压力度、次数、温度等有一定的要求。
2.外界环境一是地理条件的影响，通常其决定了沥青路面的铺设材质、宽度、厚度、碾压强度等，概括的讲是公路工程特点和施工组织设计的重要依据，包括技术选择和质量要求；二则是温度和天气变化，因沥青铺设需要掌握凝结时间，故温度过高或过低以及雨雪等不良天气都会对施工技术和质量有所影响。
3.施工资源该影响因素具体体现为三点，即材料因素，如石料、沥青、矿粉等沥青路面的物料基础，其性能、规格等会影响凝结时间、粘合度、摊铺、碾压等效果；工艺因素，其先进性、可行性、高效性与施工质量密切相关，尤其是所选施工设备的综合性能和作业水平；人为因素，作业人员的职业素养和技术水平以及管理人员的综合素质对沥青路面施工技术和质量的影响具有主观性和随意性，特别是一线人员的操作规范和技术标准，该阶段可借助完善的管理制度和施工规范加以约束。
此外工序安排、资源配置也对沥青路面施工质量有所影响。
二、公路工程沥青路面施工技术和质量控制研究1. 沥青材料质量控制应严格根据设计要求选择性价比高、优质实用的矿粉、沥青等原材料，坚持环境保护就地取材，开取石料，然后以方孔筛等为基准，保证物料粒径符合其规格要求，并对原材料尤其是重要材料取样后送至质检部门进行性能检验，待确认合格后，以品种、标号等为划分依据，对其进行科学、有序的存放，并做好防水、防潮等保护工作。
综述沥青混凝土路面的施工技术
讨 的 问题 ， 文 着 重从 沥青 混凝 土 路 面 施 工 的 全过 程 进 行 一 些 本 实 用技 术 上 的探 讨 ．
运 到 工 地 现 场 后 ， 地 试 验 室 要 按 照 《 路 工 程 沥 青 及 沥 青 混 工 公
合料试验规程》 中的要求严格 抽检。工地试验室 主要检查针入
度 、 度 及 软 化 点 ， 它 指 标 可 根 据 需 要 选 做 。沥 青 的贮 备 要 用 延 其 专 用 贮 备 罐 ， 用贮 备罐 安 全 、 水 、 温 、 浪 费 ． 热 使 用 方 专 防 保 无 加 便 。值 得 注 意 的是 ， 青 加 热 时 温 度 要 控 制 好 ． 油 沥 青 一 般 不 沥 石
量 以 配 合 比及 级 配 要 求 确 定 ． 定 方法 以 图解 法试 配 沥 青 混 确 凝 土 面 层 用 碎 石 、 、 屑 及 矿 粉 组 成 混 合 料 ， 论 级 配 中 每 种 砂 石 理 规格 材 料 的 用 量 是 确定 的 而 实际 工 作 中 。 由于 单 独 碎 石 、 、 砂 石 屑 的 级 配 中 不 是 很 稳 定 均 衡 ． 在 工 地 准 备 材 料 时 要 随 时 抽 故 检 筛 分 ． 断 进 行 微 小 的调 整 这 样 ， 个 材 料 的 采 购 、 备 就 不 整 贮 非 常 准确 采 贮 量 以 总 用 量 的 ９％控 制 ， 样 不 会 造 成 某 种 材 Ｏ 这 料 过 多 或 过 少 ． 工程 的 成 本是 有利 的 ．另 外 ． 地 所 用 的任 何 对 ． 工 砂 石 材 料 最 好 都 是 干 燥 的 ． 所 存 场 地 要 硬 化 ． 料 堆 放 整 齐 且 材 有 序 ， 料 有 专 人 负 责 ， 覆 盖 防 雨 和 尘 土 ， 样 可 以 提 高 生 产 材 要 这 率 ， 使 最 终 的 沥 青 混合 料 质 量 稳 定 。 并
浅析国内外沥青路面设计方法
经验法主要是以经验或试验为依据（ 实验路和实验观测） 。纯经 组成输入力学计算程序。计算关键位置的应力和应变 ， 如双轮中心处 验公路结构设计公式仅仅是基于对公路陛能及使用历史 的观察而作 面层底部的拉应变和路基顶部的压应变。利用应力和应变结果 ， 进而 出的判断。 一般在加速道路试验过程中确定公式。 其中最著名的经验 计算破坏容许载荷次数和计算条件下地载荷次数。 对每—季节条件和 ￣ ｔ％ ４ ７法有美国加州承载比法（Ｂ 法） Ｃ Ｒ 和美国各州公路和运输工作 每一种载荷组成进 塞 代计算， 并累计破坏指数 。 如果破坏指数大于 者协会柔ｌ 面设计法（ Ａ Ｈ Ｏ法 ） Ａ ＳＴ 。 单位 ｌ ， 则表明结构破坏， 因此调整初始厚度 ， 重新计算累计破坏指数。
１ 美国加州承载比法。美国加州承载比法（ ． １ 以下简称 Ｃ Ｒ法） Ｂ 是以 ｉ ｔ Ｒｉ￣程的主要特征是迭代循环。第一次迭代循环针对气候条 Ｃ Ｒ值作为路基土和路 面材料（ Ｂ 主要是粒料 ） 的性质指标 ， 通过对 已 件， 给定载荷组成， 改变每层的材料 陛质。第二次迭代针对载荷组成 。
分数表示。 国 在 外常采用 Ｃ Ｒ Ｂ 值作为路面材料和路基土的设计参数。 ２ 壳牌公司柔性 ． １ 潞面｛ 怯。壳牌 柔性 ／ 公司 潞面设 叶 （ 下简称 ｊ砝 以 此方法设计过程简单 、 概念明确， 适用于重载、 低等级的路面设计 ， 所 Ｓｅ 法） ｈｌ 是由英、 ｌ 荷壳牌石油公司研究Ｅ研究、 吁 完善和启用的基于力学 提出的 Ｃ Ｒ指标 已经作为路面材料的一种参数指标并得到了广泛 的 分析的设计方法。 ｈｌ Ｂ Ｓｅ 法把路面当 ｌ 成一种多层线弹ｌ 各层材料以 生 ． 体， 应用。 动态模量表征， 以厚度、 模量和泊松比表 示路面特征。ｈｌ Ｓｅ 设计法考虑 ｌ １ 美国各州公路和运输工作者协会柔性路面设计法。美国各州公 了两项主要标准和两项次要标准。 ． ２ 两项主要标准是沥青层底面的拉应 路和运输工作者协会柔眭路面设计法 （ 以下简称 Ａ Ｓ Ｔ Ａ Ｈ Ｏ法）是在 变和路基顶面的竖向 压应变。 两项次要标准是水泥稳定类材料底面的 １５ 年到 １６ 年间 Ａ Ｓ Ｔ ９８ ９２ Ａ Ｈ Ｏ试验路的基础上建立的。整理试验路 弯压力和路表面的 永久变形。 该方法设计简 容易操作。 单， 在考虑温度 的实验观测数据， 得到了路面结构—轴载—使用性能三者之间的试验 影响时 ， 提出了加权年平均温度概念 ， 了 考虑 一年不同时期的湿度对 关系式。路面结构中的路基土采用回弹模量表征其 Ｉ ， 生 路面结构层 材料特征的影响程度。但本方法对路面模型做了很多限制， 顷 和实际 隋
综述沥青路面施工技术论文
综述沥青路面施工技术摘要：沥青路面作为公路工程路面常用的作法，其在公路工程施工中得到迅速发展。
鉴于其广泛应用性，结合公路工程采用沥青路面施工技术，深入探讨沥青路面施工中原材料的质量控制、沥青混合料拌和、摊铺以及碾压的施工技术措施。
关键词：沥青面层；摊铺；碾压abstract: the asphalt pavement as the highway engineering pavement commonly used practice, its in highway engineering construction of rapid development. in view of its widely applied, combined with the highway project to adopt the asphalt pavement construction technology, deeply discuss the asphalt pavement construction in the quality control of raw materials, asphalt mixture mixing, spreading and rolling construction technical measures.keywords: asphalt surface; paving; rolling中图分类号： u416.217 文献标识码：a文章编号：沥青路面质量好坏是影响公路工程使用性能和质量的关键，因此沥青混凝土路面施工应贯彻“精心施工、质量第一”的方针，保证沥青混凝土路面施工质量，使铺筑的沥青混凝土路面坚实、耐久、平整、稳定。
而要保证施工质量则须从沥青路面施工工艺进行控制，并掌握其施工技术要点具体应做好以下方面：(1)所选取的沥青材料其沥青标号选择应考虑该公路所在地区的气候条件、交通量以及混合料的类型。
沥青路面设计方法及存在问题浅析
结构 的多层弹性体系和粘弹性体系、 损坏模式 、 设计
方 法 、 料特性 、 材 损坏 （ 劳 、 疲 车辙 、 低温 断 裂 ） 特性 、
轴载作用、 环境（ 温度和湿度） 影响等方面取得 了丰 硕 的结 果 。表 １ 出 了其 中 ６种设计 方法 的主要 特 列
点。
表 １ 力学 一 经验法设计方法示例
用于其它地区或国家时便存在着很大的局限性 。但
Ａ Ｓ Ｏ试验路的测定数据得到了 良好 的整理和保 ＡＨ 存 ， 多 力学 一经 验 法 的设计 指 标 和参 数 验证 提 为许 供了丰富的依据。 １ ２ 基 于 力学的设计 方法 ．
力 学 一经验法 首先分 析路 面结 构在 荷载 和环境
经验 法主 要通过 对试 验路 段或 使用道 路 的实 验
观测 ， 建立路 面结 构 （ 结构层 组合、 度和材料性 厚 质） 荷载（ 、 轴载大小 和作用次数） 和路面性能三者 间的经验关系。最为著名的经验设计方法有美国加 州承载比（ Ｂ ） Ｃ Ｒ 法和美 国各州公路和运输 工作 者
协会（ Ａ Ｈ Ｏ 法。 ＡＳＴ）
Ａ ＳＴ Ａ Ｈ Ｏ法是 在 Ａ Ｓ Ｏ试验 路 的基 础 上建 立 ＡＨ
路面约占８ ％ 一 ０ ５ ９ ％。随着高速公路 的迅速发展 ， 沥青路 面设 计 和施 工 技术 也 不 断 发 展 ， 并取 得 了一
系列 富有 成效 的成果 。但 从 已建成 的高等 级沥青 路
的。整理试验路的试验观测数据 ， 得到了路面结 构 轴载 一 使用性能三者间的经验关系式 。路面结构
１ １２ Ａ Ｓ Ｔ 法 ． ． Ａ Ｈ Ｏ
中存 在的 部分 问题 ， 并进 一步提 出 了几 点改进 建议 。
浅析国内外水泥混凝土路面加铺沥青层设计方法
1.前言目前,各国加铺层的设计方法差异较大,原水泥混凝土路面上加铺沥青层的设计方法主要包括有力法/理论法、经验法和半理论半经验法设计法。
国外对旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构的研究较早,并在大量试验路的基础上提出了相应的设计方法,通常应用经验法或半经验法确定厚度。
这些设计方法大多以现场试验及室内试验结果为依据,以试验路及对加铺层实际使用状况的调查检测为基础,结合本地区的具体条件确定参数,提出经验公式或设计曲线。
2.国内外水泥混凝土路面加铺沥青层设计方法(1)有效厚度法这一方法的基本思路是加铺层所需的厚度是新路面所需的厚度与旧路面有效厚度之差:h=h n-h e式中h为加铺层厚度,hn 为新路面厚度,he为旧路面有效厚度。
此处h n是指全厚式沥青路面的厚度,即直接铺筑在路基上的沥青层厚度,在已知土基计算回弹模量和荷载参数时,其值可通过路面结构程序计算得到。
(2)美国沥青协会(AI)的弯沉法美国沥青协会(AI)认为水泥混凝土路面接缝(或裂缝)处的弯沉差是引起沥青加铺层开裂的主要原因,因为轮载的施加速度远大于温度变化产生的面层板伸缩位移的速率。
因而,此方法以控制接缝或裂缝处的板边平均弯沉量和弯沉差为设计要求,其标准为:接缝(或裂缝)两侧的板边弯沉差(WL-W U)≤0.05m m;接缝(或裂缝)两侧的板边平均弯沉值(W L+W U)≤0.36m m;其中,W L和W U为受荷板和未受荷板的板边弯沉值,由80KN轴载和贝克曼梁测定。
表1ci的取值(3)美国陆军工程师部队(COE)的补足厚度缺额法COE采用与水泥混凝土加铺层设计相同的概念———补足厚度缺额,依据强化试验路的观测和分析结果,于20世纪50年代中期提出了旧水泥混凝土面层上加铺沥青层的经验厚度设计公式:h ov=A(Fh d-c b h ex)式中:ho v———所需加铺层设计厚度(cm);h d———按现有地基承载力和未来交通发展需求,按新建混凝土路面设计方法确定的单层混凝土面层所需的厚度(cm);h ex———旧混凝土面层厚度(cm);c b———旧面层板的状况系数,含有细微的初始裂缝时,c b=1;含有多条裂缝或角隅断裂时,cb=0.75;F———控制旧面层板在加铺后裂缝进一步发展程度的系数,随交通情况和路基强度变动于0.6～1.0;A———混凝土层厚与沥青层厚的当量转换系数,A=2.5;而美国联邦航空局(FAA)在1988年的设计手册中将系数由2.5提高到2.0。
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国内外沥青路面设计方法综述周利,蔡迎春,杨泽涛(郑州大学环境与水利学院,郑州450002)摘要:当前世界各国众多的沥青路面设计方法,可概括地分为2类:一类是以经验或试验为依据的经验法;一类是以力学分析为基础,考虑环境、交通条件以及材料特性为依据的力学-经验法。
简要介绍目前国内外典型设计方法(CBR法、A ASHT O法、S HEL L法、A I法及国内方法),并比较其优缺点,针对现行设计方法,特别是我国设计方法,提出改进意见。
关键词:沥青路面;设计方法;综述文章编号:1009-6477(2007)04-0036-04中图分类号:U416.217文献标识码:BS ummary of Dome stic&Overseas Asphalt Paveme nt Design M ethodZhou Li,Cai Y ingc hun,Y ang Zetao沥青路面是在柔性基层、半刚性基层上,铺筑一定厚度的沥青混合料作为面层的路面结构。
以沥青路面为主的柔性路面设计理论与方法研究已有近百年的历史,其发展历程经历了古典法、经验法和力学-经验法3个阶段。
当前世界各国众多的沥青路面设计方法大体为后面2种,即以工程使用经验或试验为依据的经验法和以力学分析为基础,考虑环境、交通条件以及材料特性为依据的力学-经验法。
为了更好地借鉴前人的研究成果,有助于指导今后设计方法的研究,本文简要介绍目前国内外几种典型的设计方法:(1)经验法的代表方法:CBR法和A AS HTO法;(2)力学-经验法的典型代表:AI法和SHEL L法;(3)我国2004规范(报批稿)采用的设计方法,并作简单评价。
1国外沥青路面设计方法国外的沥青路面设计方法,可分为经验法和力学-经验法2大类[1]。
1.1经验法经验法主要通过对试验路或使用道路的实验观测,建立路面结构、荷载和路面性能三者间的经验关系。
最为著名的经验设计方法有美国加州承载比(CBR)法和美国各州公路和运输工作者协会(AA SHT O)柔性路面设计法。
1.1.1CBR法[2-3]CBR法是以CBR值作为路基土和路面材料(主要是粒料)的性质指标,通过对已损坏或使用良好的路面的调查和CBR测定,建立起路基土CBR-轮载-路面结构层厚度3者之间的经验关系。
利用此关系曲线,可以按设计轮载和路基土CBR值确定所需的路面层总厚度。
路面各结构层的厚度,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轮载的当量作用。
此方法设计过程简单、概念明确,适用于重载、低等级的路面设计,所提出的C BR指标已作为路面材料的一种参数指标得到了广泛应用。
如日本的路面设计经验法(T A法)就是以CB R法为基础制定的。
1.1.2AA SHT O法[2,4-5]A AS HTO法是在1958)1962年间A AS HO试验路的基础上建立的。
整理试验路的试验观测数据,得到了路面结构-轴载-使用性能三者间的经验关系式。
路面结构中的路基土采用回弹模量表征其性质,路面结构层按各层材料性质的不同转换为用一个结构数(S N)表征。
AAS HT O方法提出了现时服务能力指数(PSI)的概念,以反映路面的服务质量。
PS I是一个由评分小组进行主观评定后得到的指标,它与路面实际状况(坡度变化、裂缝面积、车辙深度、修补面积)之间建立经验关系式,提出了轴载换算的概念和公式,考虑了结构的可靠度和排水条件的影响,这些思想对后来世界各国的设计思想产生了很大的影响。
1.2力学-经验法力学-经验法首先分析路面结构在荷载和环境作用下的力学响应(应力、应变、位移),利用在力学公路交通技术2007年8月第4期Technology of Highw ay and Transport Aug.2007No.4收稿日期:2007-01-10响应与路面性能(各种损坏模式)之间建立的性能模型,按设计要求设计路面结构。
最著名的是美国沥青协会(AI)法和壳牌石油公司柔性路面设计(Shell)法。
1.2.1Shell设计法[6-9]Shell设计方法是由英、荷壳牌石油公司研究所研究、发展和完善起来的设计方法。
在该设计方法中,路面结构分为3层,即路基、基层和沥青层,各层材料以动态模量P劲度表征,以厚度、模量和泊松比表示路面特征。
混合料的粘弹性性质以其劲度模量体现,其值取决于沥青含量、沥青劲度和沥青混合料的空隙率。
路基模量受应力影响,路基动态模量可以通过现场的动态弯沉试验在道路实际湿度条件和荷载条件下测定,也可在室内通过三轴仪测定。
当有困难时,也可根据CBR或承载板试验结合工程经验选择。
无机结合料基层模量依赖于它的受力状态,其值取决于路基模量和基层厚度。
环境因素的影响以温度对沥青混合料材料特性的影响来表征。
此方法中交通荷载以标准双轮轴载次数为代表,设计年限内的累计轴次即为设计寿命。
临界荷位的应力应变由计算机程序BIS AR计算。
标准轴载为单轴双轮,轴重80kN,单轮轴载为20kN,双圆接地半径R=105mm,轮际间距315mm。
在计算中,沥青层、无机结合料基层及路基的泊松比都为0.35,计算应力与应变的最不利位置都取2处,即沥青层底部和路基顶部的轮中心下及轮际中心下。
Shell设计法考虑了2项主要设计标准和2项次要设计标准。
2项主要设计标准是控制疲劳开裂的沥青层底面的容许水平拉应变E fat和控制永久变形的路基顶面的容许竖向压应变E z。
控制标准分别如下式:N f=|[(0.856V b it+S-0.36mix)]P E r|5N f=(a P E z)4式中,N f为累计标准荷载作用次数;V b it为结合料的体积比;S mix为沥青的劲度模量。
可靠度为50%时,a取0.028;可靠度为85%时,a取0.021;可靠度为95%时,a取0.018。
2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。
水泥稳定类材料底面的弯拉应力采用下式控制:R r2=R r1(1-0.075lg N f)式中,R r2为容许弯拉应力;R r1为材料的极限弯拉强度。
由于沥青层具有粘弹性特性,因此会产生永久变形。
为了控制所设计的路面结构在使用中不出现过大车辙,即高速公路不超过10mm,普通道路不高于30mm,S PD M建立了基于静态蠕变试验的车辙预估模型-沥青层厚度、沥青层平均应力、沥青混合料劲度模量的函数。
沥青层永久变形公式如下式: $h1-i=C m@h1-i@(Z@D0)P S m-i式中,Z为应力分布系数;D0为轴载压应力,标准轴载80kN的为6@105Pa;S m-i为i层沥青混合料的单轴静态蠕变劲度模量;C m为动态修正系数,反映动态轮辙试验及静态蠕变试验的差异,同混合料类型有关。
将各层的永久变形相加即为沥青层的永久变形,沥青层永久变形同基层与路基变形之和即为车辙。
1.2.2美国地沥青协会(AI)法[2,6-7,10]AI设计法也把路面看成多层弹性体系,材料特性主要包括土基、粒料基层和沥青层的回弹模量和泊松比。
路基土的泊松比假设为0.45,其它材料的泊松比假设为0.35。
路基土的回弹模量的确定可由室内重复三轴抗压试验确定,或根据其与CBR (或R)的关系式估计而得;粒料材料的回弹模量与应力水平相关,其值可根据多变量回归的预测方程计算;热拌沥青混合料的动态模量由室内60种不同的沥青混合料试验得到的计算公式确定。
环境的影响通过面层温度对沥青混合料劲度值的影响来体现,以面层厚1P3深处的温度作为沥青层的设计温度,由月平均气温和路面温度的关系式计算得到。
沥青混凝土面层、沥青混凝土(全厚式)或乳化沥青基层采用3层弹性层状连续体系,当其下还有粒料基层时,采用4层弹性层状连续体系。
荷载模型为双圆垂直荷载,不考虑水平荷载,以80kN单轴荷载为标准轴载,单圆当量圆半径为D=11.43c m,两轮中心间距为3D,力学计算须计算各层沥青层底、路基土顶面以下单圆中心点,单圆内侧边缘、双圆间隙中心点3个点的最大应力、应变值。
AI法采用的设计标准与Shell法相同,即控制疲劳开裂的沥青层底部的水平拉应变E H和控制永久变形的土基表面的竖向压应变E z。
(1)疲劳准则AI法建立了标准混合料(沥青体积为11%,空372007年第4期周利,等:国内外沥青路面设计方法综述隙率为5%)的疲劳方程,该方程考虑了实验室与野外条件的差异。
N f=0.00115(E H)-3.291|E*|-0.854式中,N f为控制疲劳开裂的允许荷载重复作用次数;|E*|为沥青混合料的动模量,M Pa。
A AS HO道路试验所选路段的观察表明,应用上式所得到的疲劳开裂占总面积的20%。
对于非标准混合料,根据试验室的疲劳试验结果,上式可表示为:N f=0.00115(E H)-3.291|E*|0.854C式中,C是沥青混合料空隙率V a和沥青体积率V b 的函数。
c=10MM=4.84[V b P(V a+V b)-0.6875](2)永久变形准则根据AAS HO试验数据整理结果得出,控制永久变形的允许荷载重复作用次数可用N d=1.365@ 10-9(E z)- 4.477计算。
SHEL L和AI设计法是公认的力学-经验法的典型代表,很多国家都借鉴了SHEL L法和AI法的研究成果。
如澳大利亚的沥青混合料疲劳方程采用的就是Shell1978年提出的室内疲劳试验关系式,预估野外疲劳寿命时,乘以修正系数5[11];日本的疲劳破坏标准采用的是AI的破坏标准。
但这2种方法都没有考虑湿度对路面设计的影响,也没有考虑低温断裂问题。
世界上很多国家(如澳大利亚、日本、南非、法国等)的路面设计都有自己的力学-经验法,且大部分的力学-经验法都是以裂缝和永久变形作为设计标准的。
现在A AS HTO正在研究制定的采用力学-经验法的新设计指南A ASH TO200X将考虑疲劳开裂、永久变形、低温断裂和不平整度4种损坏模型[1,6]。
其中沥青混合料的疲劳方程是在AI 疲劳方程的基础上根据不同开裂方式(自上向下和自下向上开裂)进行修正得到的。
永久变形是分别考虑各结构层永久变形的总和而得到路表面的永久变形(车辙),这将使以后的路面设计更加完善。
2国内沥青路面设计方法我国沥青路面设计采用的是力学-经验法。
其路面模型借鉴了S HEL L的理论设计法[12],把路面作为一种多层弹性体系。
材料特性以弹性模量和泊松比表征,土基回弹模量可根据现场实测法、查表法、室内试验法或换算法求得。
各层材料统一采用圆柱体试件测定抗压回弹模量和劈裂模量。
弯沉指标计算时,沥青混合料用20e抗压回弹模量;层底弯拉应力计算采用15e抗拉强度与弯拉回弹模量,也可以采用劈裂强度与抗压回弹模量[13-15]。