抗车辙性能强的合理沥青路面结构初探

抗车辙性能强的合理沥青路面结构初探

孙兆辉　王铁滨 侯　芸　郭祖辛

(辽宁省交通高等专科学校,沈阳110122) (哈尔滨建筑大学交通学院,哈尔滨150008)

摘　要　本文利用系统车辙预估模型,分析研究不同沥青路面结构的车辙反应,为寻求抗车辙性能强的合理路面结构提供了一条研究途径。

关键词　沥青路面结构　车辙预估模型　车辙反应1　前言

综观国内外所进行的有关车辙问题的研究,可以看出普遍存在“重材料轻结构”的现象。大量的技术措施集中在表层材料的选择和沥青混合料的组成设计等方面,随着研究的深入,路面结构是一个不可忽视的因素。

由于缺乏同类地区各高等级公路的路况实测资料,本文仅以西安试验路13种路面结构为研究对象,认为应用系统车辙预估模型(简称V ESRM 模型)分析研究不同路面结构的车辙反应,为寻求抗车辙性能强的合理路面结构提供了一条研究途径。2　VESR M 模型

(1)数学模型

R D =

∫

N 2

N 1U ΒSYS

N

-ΑSYS

dN

(1)

式中:U -荷载重复作用下的路表位移(轮下位移);

ΑSYS 、Β

SYS -路面结构体系永久变形特征参数;N -标准轴载(B ZZ -100)作用次数。

假定每次荷载作用下轮下弯沉不变,故U 值可取在一次荷载作用下的轮下弯沉。本模型U 值采用后轴重为100kN 的汽车在路面投入使用后第n (n ≥1)年不利季节实测的轮下位移值。

(2)参数确定

本模型通过大量预估值与实测值的比较,建立了模型参数ΑSYS 与ΒSYS 二者之间的相关关系,即ΒSYS =

U

U r (1-ΑSYS )(2)

式中:U -荷载重复作用下的路表弯沉(意义同前);U r -荷载重复作用下的路表回弹弯沉(轮下回

弹弯沉);

其余同前。

其参数确定的具体步骤如下:

1)编制V ESRM 程序,采用高斯积分法计算车辙深度。

2)输入数据U 、N 1、N 2及参数初值ΑSYS0、ΒSYS0。根据服务中的道路车辙深度实测值反算其参数,建议路面结构体系永久变形特征参数初值ΑSYS0取0.75,再由ΒSYS 与ΑSYS 的相关关系确定ΒSYS0。

3)运行V ESRM 程序,将预测结果与实测数据相比较,如果二者数值相接近

,误差不超过±5%,则停止运行,记录所确定的参数值,否则,通过V ESRM 程序调整参数,直至预估值与实测值非常

接近,误差控制在前述容许误差范围内,从而确定模

型参数ΑSYS 和ΒSYS 值

。其模型参数确定流程见图1。3　西安试验路概况

西安试验路铺筑在西三(西安-三原)线一级公

・8・东　北　公　路2000年

路上,全长2115m(单幅),共分20个试验段,其中13个试验段(23k+640～24k+920)是为对比不同的沥青面层结构组合及厚度的使用效果,优选合理结构及沥青面层的最小厚度服务的。基层自1989年1月开始施工,至5月初结束,沥青面层施工期为5月11日～6月10日,施工期气温20～30℃。各试验路段路面结构布置如表1所示。各结构中预埋设温度、位移传感器,以实测路面各层温度变化及永久变形值。

表1　西安试验路路面结构表

段号面　层基 层底基层垫　层

1

4c m中A C

+5c m粗A C

20c m水泥砂砾26c m二灰土18c m二灰土

2

4c m中A C

+5c m粗A C

20c m二灰砂砾20c m二灰土18c m二灰土

3

4c m中A C

+5c m粗A C

10c m级配碎石

+20c m二灰砂砾

20c m二灰土18c m二灰土

4

4c m中A C

+5c m粗A C

10c m级配碎石

+20c m二灰砂砾

20c m二灰土18c m二灰土

5

5c m中A C

+7c m粗A C

20c m二灰砂砾20c m二灰土18c m二灰土

6

5c m中A C

+7c m粗A C

20c m二灰砂砾20c m二灰土18c m二灰土

7

5c m中A C

+7c m粗A C

20c m水泥砂砾30c m二灰土18c m二灰土

8

4c m中A C

+5c m粗A C

+6c m沥青碎石

20c m水泥砂砾20c m石灰土

9

4c m中A C

+5c m粗A C

+6c m沥青碎石

20c m二灰砂砾20c m石灰土

10

5c m中A C

+7c m粗A C

20c m二灰砂砾20c m二灰土

11

5c m中A C

+7c m粗A C

20c m水泥砂砾20c m石灰土

12

4c m中A C

+5c m粗A C

20c m水泥砂砾20c m石灰土

13

4c m中A C

+5c m粗A C

20c m二灰砂砾20c m二灰土

(1)交通资料

西安试验路设计交通量为1366轴次 日(B ZZ -100),第一年的累计标准轴次为498688次(未考虑横向分布系数),平均年增长率为8%,设计年限为15年,第15年的累计标准轴次为5.416×106次(已考虑横向分布系数)。即按《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97第3.0.4条进行交通量(累计当量轴次)计算。

(2)路面材料

1)沥青材料

试验路采用单家寺稠油沥青(SJS)为代表沥青(S90代表A H-90),它是由环烷基稠油直馏工艺生产的,是我国目前开发的几种重交通道路沥青的代表性产品,其主要技术指标见表2。从表中可以看出,单家寺稠油沥青的各项指标较普通沥青有很大提高,能达到“重交通道路沥青技术要求”。

表2　沥青主要技术指标

沥青品种

针入度

(0.1mm)

软化点

(℃)

延度(c m)

25℃15℃5℃

含蜡量

(蒸馏法%) S90

(A H-90)

8.446.3>150>15073.67

注:西安试验路SJS90由拌和前针入度89.5下降到55.3,为原样的61.8%。

2)面层矿料

矿料质量根据就地取材的原则,试验路的矿料均采用当地材料,表层粗集料特别选用了磨光值高的耐磨硬质材料。中下层粗骨料大,粗骨料大都采用石灰岩碎石。各项基本性质能够满足规范要求的指标。

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9

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第23卷第3期 孙兆辉　王铁斌等:抗车辙性能强的合理沥青路面结构初探