基于加速加載響應(yīng)的柔性基層瀝青路面設(shè)計指標與參數(shù)研究.pdf

1、隨著交通量的迅猛增長以及重載、超載情況的加劇，高速公路瀝青路面早期損壞嚴重，不僅影響了運營的安全，而且使得路面使用壽命大幅降低。通過對國內(nèi)外瀝青路面破壞類型和使用性能的調(diào)查，針對重交通條件下路面結(jié)構(gòu)和材料的適應(yīng)性，認為柔性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)是解決重載瀝青路面早期損壞的有效技術(shù)手段。然而，柔性基層瀝青路面與半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)不同，特別是在重載交通作用下，路面結(jié)構(gòu)和材料的破壞狀態(tài)和損壞機理更加復(fù)雜多樣。因此，針對目前重載交通條件，如何在現(xiàn)

2、有的技術(shù)條件下，解決柔性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與方法所涉及的設(shè)計指標、設(shè)計參數(shù)與控制標準等關(guān)鍵技術(shù)問題，成為道路界亟待解決的技術(shù)難題。
　　基于此，本文借助可移動直線式足尺路面加速加載實驗設(shè)備，通過鋪筑具備動力響應(yīng)觀測條件的柔性基層足尺直道試驗路和野外實體工程生產(chǎn)試驗路，進行結(jié)構(gòu)模擬實驗和長期性能觀測。通過室內(nèi)試驗測試了典型瀝青混合料的動態(tài)模量參數(shù)、通過重復(fù)加載三軸試驗測試了級配碎石和路基土的動態(tài)壓縮回彈模量；采用分層FWD彎沉

3、檢測法反算了試驗路各結(jié)構(gòu)層的現(xiàn)場模量，建立了現(xiàn)場FWD反算模量和室內(nèi)動態(tài)模量的換算關(guān)系；基于實測的路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)分析，提出了與重載柔性基層瀝青路面力學(xué)響應(yīng)相適應(yīng)的材料參數(shù)。根據(jù)對京滬高速公路魯蘇省界計重收費站收集的靜態(tài)稱重數(shù)據(jù)的分析，基于車輛類型分類標準，建立了山東省重載交通高速公路的軸載譜，提出了用于重載瀝青路面的設(shè)計代表軸載。通過瀝青層不同深度處的溫度和瀝青層層底拉應(yīng)變的相關(guān)性分析，確定了瀝青層疲勞分析的代表溫度，采用多參數(shù)回歸法

4、，建立了山東省瀝青路面疲勞分析溫度預(yù)估方程，給出了瀝青層疲勞分析路面溫度小時溫度分布頻率。
　　基于柔性基層瀝青路面損壞類型和破損機理分析，提出以瀝青層層底拉應(yīng)變作為路面結(jié)構(gòu)設(shè)計指標，以路表剪應(yīng)力作為瀝青層材料設(shè)計的驗算指標值，前者控制瀝青層自底而上的疲勞開裂，后者防止瀝青層發(fā)生自頂向下（Top-Down）縱向開裂。通過對足尺直道試驗路瀝青層層底拉應(yīng)變響應(yīng)的連續(xù)觀測，結(jié)合加速加載直道試驗路路面損壞程度，確定了現(xiàn)場密級配瀝青混合料的

5、疲勞極限應(yīng)變水平。通過現(xiàn)場熱拌瀝青混合料重塑試件的室內(nèi)小梁疲勞試驗和Weibull函數(shù)預(yù)估，得出瀝青混合料室內(nèi)疲勞極限應(yīng)變水平，進而確定現(xiàn)場路面瀝青混合料疲勞極限和實驗室試件疲勞極限的應(yīng)變比；綜合國內(nèi)外瀝青混合料室內(nèi)疲勞極限水平和國外長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)疲勞極限分析，確定了幾種典型瀝青混合料的現(xiàn)場疲勞極限應(yīng)變水平；依據(jù)Miner法則，利用足尺路面加速加載試驗實測數(shù)據(jù)，修正了室內(nèi)瀝青混合料疲勞壽命預(yù)估方程。
　　基于加速加載響應(yīng)的路面