永久性路面与结构材料性能
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大 测,当自下而上的疲劳开裂、温度开裂、
学
车辙等病害达到预定深度时(即达到磨耗
张
起 层深度),就必须采取罩面等措施。对于
森
永久性沥青路面而言,这点非常关键,
教
授 它保证了将病害限制在表层 ,且尽可能
博 减小未来罩面的附加厚度 (重铺厚度必
导
须尽可能采用原厚度 )
长 沙
要应避免以下现象发生
理
工
大
学
张 HMA
沙
理
工
大
学
张 起 森
教 授
博 导
长 沙
1
理
工
大
学
张 起 森
教 授
博
加载前
导
2
3
加载中
加载后 与加载前尺寸同
弹性材料的力学行为
长
D
沙
理 工
s
DD/2
大
Dl
学
张
l
起
森
教
授
el = Dl/l
E = s/e
博
et = DD/D
m = el/et
导
确定E 和μ
长 沙
FWD 测试方法
理
工
大
学
张 起 森
教 授
• 设计软件安装
博 导
连击 PerRoad
长
设计软件应用
沙
理 工
• 建立新文件
大
点击File中Save
学
SAVE AS 窗口出现,键入文件名
张
起
建立新文件
森
键入文件名
教 授
博 导
设计软件应用
长
沙 理
•
输入设计参数
结构和季节参数
工 路面结构材料和季节参数
大 学
交通参数
张 起 森
交通参数
教 授
博 导
张 增长率
起
森
教 授
博
轴载分布
导
增长率
轴载谱输入窗口
长 沙 理 工 大 学
张 三、永久性路面对结构层设计的要求
起 森
教 授
博 导
长
设计内容
沙
理
工
大
学
路基
张 起
基层
森
中间层
教
授
面层
博 导
长 沙
材料设计参数
理
工
大 学
• 采用理论
张
弹性材料理论
起
森
教
• 设计参数
授
弹性模量E和泊松比μ
博 导
长
材料参数确定方法
理
工
大
学 上面层:抗车辙能力和抗磨耗能力
张 中间层:抗车辙能力
起
森 基层:抗疲劳能力
教 授
路基:高强、稳定和坚固
博 导
长
设计理念
沙
理
工 大 学
张
} 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
起
(根据需要定)
森
教 最大拉应变 授
设计软件PerRoad 3.0
长
沙
理 • 设计软件
工 大
软件名称:PerRoad 3.0
学 软件开发: David Timm,
NCAT ,Auburn大学
张 起
森 • 设计软件下载
URL地址:http://www.Asphaltalliance.com
教
授 点击Perpetual Pavement
起 森
教 基层
授
路基
博 导
重复弯曲
重复 变形
导致疲劳开裂
导致 车辙
长
永久性路面优点
沙
理
工 沥青路面寿命可达50年
大 学
路面平整,噪音低,摩擦系数高
张 成本效益高
起 森
路面的养护维修仅限于面层
沥青面层可再循环
教
授 减少疲劳开裂和车辙损坏
博 最大限度地减少自然资源的使用 导 采用力学方法进行路面设计,综合考虑疲劳开
导
路基
垂直压应变极值 < 200me (Monismith, Nunn等人研究发现)
力学指标
长
沙 理
• 疲劳开裂
工
控制点位置:面层底面
大
学
控制标准:拉应变<65µ e
面层
张
厚度要求:>200mm
起
森 • 永久性变形
教
控制点位置: 路基顶面
授
控制标准:压应变 <200µ e
博
导
基层 路基
永久性路面设计控制点
长
沙
理
工
大
学 1992年
Monismith
张 起
提出力学
森 设计法的
教
流程图
授
博 导
长
力学性能标准
沙
理
工
大
ESAL作用下
学
张
起
森 教
弯曲拉应变极值 < 65me
(Monismith, Von Quintus, Nunn, Thompson等人研究发现)
厚 HMA (> 200mm)
授
博
基层(as required)
拉应变标准
教
验算控制标准
压应变标准
授
(由下至上设计)
博 导
路面分析模型 路面应力和应变
路面变换方程 路面使用寿命
长
力学设计法
沙
理
工
材料性能
大
(模量值)
路面模型
学
张
起 森
尽量不让沥青层底拉 应变>65με或路基顶
教 压应变> 200με
授
路面反应 (应变, 应力等)
转移函数
博 导
设计 完成
路面寿命 是否满足?
长
主要内容
沙
理
工
大 一、永久性路面设计理念
学
张 二、永久性路面设计方法
起 森
三、永久性路面的材料要求
教 四、目前各地永久性路面状况
授
五、总结
博
导
长 沙 理 工 大 学
张 一、永久性路面设计理念
起 森
教 授
博 导
长 沙
定义
理
工
大 学
perpetual pavement :指只需定期更换路面
表层(把破坏限制在路面上层),而不需进行
裂、车辙和温度开裂
长 沙 理 工 大 学
张总费用
起 森
教 授
博 导
经济性能
传统路面
经济差
永久性路面
使用时间
长 沙 理 工 大 学
张 二、永久性路面设计方法
起 森
教 授
博 导
长
永久性路面设计过程
沙
理 工
• 设计原理
大
力学方法
输入材料性能参数
学
张 • 设计过程
起 森
类似于其它结构设计方法
选择控制点
选择设计参数输入窗口
设计软件应用
长
沙 理
•
路面结构材料和季节参数
工 材料性能和变异性
大 模量温度调整
学 性能标准和转换公式:
张 起 森
Nf
k1
1
e
k2
教 授
博 导
变异性输入窗口
使用性能选择窗口
模量温度调整窗口
设计软件应用
长
沙 理•
交通参数(轴载谱)
工 车轴类型
车轴类型
轴载数
大 轴载分布 学 轴载数
博 导
长 沙
模量反算
理
工
大 学
荷载
Load
传感器
Deflection Sensors
张 起 森
Deflection
教
变 形
授
博 导
Pav路em面ent Str结uc构ture
长 材料参数与路面响应关系
沙
理
工 大
• 沥青层厚度与车辙率关系
学 • 沥青层厚度与层底拉应变关系
张
起 森
• 沥青层模量与层底拉应变关系
张
起 结构性修复或重建,且使用寿命大于50年的沥
森
青路面。
教
• full-depth asphalt pavement (全厚式路面)
授
• deep strength asphalt pavement (高强度路面)
博
• long-life asphalt pavement(长寿命路面)
导
长 沙
设计理念
柔性抗疲劳材料 75~100mm
博Байду номын сангаас导
路面基础
长
设计理念
沙
理
工 大
➢ 自下而上进行设计和施工
学 ➢ 基础(高强、稳定和坚固 )
张 起
➢稳定
森
➢将使用期间的季节性变化和体积变化降低到
教
最小
授
➢ 下面层加强抗疲劳性能
博
导 ➢ 上面层加强抗车辙性能
长 沙
永久性沥青路面在使用过程中,为保持
理 工
其良好的性能和使用寿命,必须定期检
教 • 沥青层厚度与路基顶压应变关系