沥青路面结构设计指标和参数成果-王秉纲

ks
ห้องสมุดไป่ตู้
aAc
N
b e
m ——计算点的层底拉应力（MPa） R、 s ——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：15˚C或20˚C压缩模量15˚C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
存在问题
➢ 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
密级配沥青混凝土、SMA、OGFC、沥青表 面处治
联结层
密级配沥青混凝土或缺失
基 基层 层 底基层
水泥或石灰-粉煤灰稳定碎石
级配碎（砾） 水泥、石灰-粉煤灰或石灰 石、填隙碎 稳定碎（砾）石或土 石
垫层（季冻区） 不易冻胀的粒料（细料含量小于6%~10%的 砾类土）
路基
路床顶面模量要求50MPa、80MPa或100MPa
2. 现行设计指标和参数
■ 路表回弹弯沉
ls ld
ld

600N
0.2 e
Ac
As
Ab
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、As、Ab——公路等级、面层类型和基层类型系数
■ 层底拉应力
m R
R ks s
联结层
密级配沥青混凝土或缺失
基 基层 层 底基层
级配碎石、填隙碎石
级配碎（砾） 水泥、石灰-粉煤灰或石灰 石、填隙碎 稳定碎（砾）石或土 石
垫层（季冻区） 不易冻胀的粒料（细料含量小于6%~10%的 砾类土）
路基
路床顶面模量要求50MPa、80MPa或100MPa
沥青类基层
面 磨耗层 层
密级配沥青混凝土、SMA、OGFC、沥青表 面处治
工作提供依据。
▪ 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 12个 设计指南
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
面 磨耗层 层
密级配沥青混凝土、SMA、OGFC、沥青表 面处治
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
1. 研究概况
▪ 前言
▪ 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
▪ 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）
Nf

1.509
1016

S VFA 3.973 1.589 0
2.720
ε—应变，SO ─弯曲劲度模量，VFA─沥青饱和度
• 弯曲模量转换压缩模量(Christensen)（31组试件） S0 0.66 E 0.994
➢ 柔性基层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
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
厚 中厚、 薄
疲劳开裂
永久变
-
永久变
形
形
低温缩裂（面层）
反射裂 缝
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
分题报告
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
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
联结层
密级配沥青混凝土或缺失
基 基层 层 底基层
热拌 沥青 混合 料
热拌沥青混合料、沥青贯入碎石
级配碎 水泥、石灰-粉煤灰或石灰
石
稳定碎（砾）石或土
垫层（季冻区） 不易冻胀的粒料（细料含量小于6%~10%的 砾类土）
路基
路床顶面模量要求50MPa、80MPa或100MPa
无机结合料类基层
面 磨耗层 层
N f 2.920 1016 E 3.973 1.579VFA2.720
损坏模型
沥青层疲劳开裂
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
AB MF
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
路面类 型
面层厚 度
主要损 坏
次要损 坏
冰冻地 区
沥青类和粒料类基层
无机结合料类基层
厚
永久变 形
（面层）
疲劳开 裂
中厚
薄
疲劳开 永久变形 裂 （粒料层和路基）