关于沥青路面设计指标体系的论证ppt课件

1、关于沥青路面设计指标体系的论证1 国外沥青路面设计方法两大类：（1经验法通过对道路的实验观测建立路面结构、荷载与路面性能三者的经验关系。最著名的经验法有美国的加州承载比法CBR法和美国各州公路和运输官员协会AASHTO法。 （2力学经验法首先分析路面结构在荷载和环境作下的力学响应量应力、应变、位移），利用力学响应量与路面性能各种损坏模式之间建立使用模型，按设计要求设计路面结构。著名的有美国沥青协会AI法和壳牌Shell法。1.1 经验法 （1CBR法以CBR值作为路基土和路面材料主要是粒料的性能指标，通过路面调查和CBR测定，建立路基土的CBR轮载路面结构层厚度三者的经验关系。利用此关系曲线，

2、可以按设计轮载和路基土的CBR值确定所需路面层总厚度。再按各层材料的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荷载的当量作用。（2AASHTO法是在AASHO试验路的基础上建立的。整理试验的测试数据，得到路面结构轴载使用性能三者的经验关系式。路基土采用回弹模量表征其性能，路面结构层按各层材料性质的不同转换为一个结构数SN表征。采用现时服务能力指数PSI作为路面使用性能度量指标。PSI是一个由评分小组进行主观评定后得到的指标，它与路面的实际状况之间建立经验关系式。1.2 力学经验法在第一届国际沥青路面结构设计会议1962上，Peattie和Dormon分别提出了力学经验法的

3、构想以弹性三层体系代表路面结构，计算分析圆形均布荷载作用下，结构内各特征点的应力、应变和位移值，以沥青面层疲劳开裂及路基土和粒料层的过量永久变形作为沥青路面的主要损坏模式。这一设计框架成为随后Shell设计方法的邹形。，图1 三层弹性体系和设计指标 随后，各国研究人员对力学经验法进行了大量深入的研究工作。在第四届1977和第五届1982国际沥青路面结构设计会议上，各国分别提出了十余种以力学经验法为基础的设计方法参见表1）。表1 力学经验法设计方法示例机构路面模型损坏模式环境路面材料设计方式Shell多层弹性疲劳沥青层、水泥稳定层）车辙路基压应变、沥青层）温度沥青混凝土、水泥稳定基层粒料设计图表

4、、电算程序BISAR）美AI多层弹性疲劳沥青层）车辙路基压应变）温度冻融沥青混凝土、乳化沥青基层、粒料设计图表、电算程序DAMA）南非NITRR多层弹性或粘弹性疲劳沥青层、水泥稳定层）车辙路基压应变、粒料层剪切）温度断级配沥青混合料、沥青混凝土、水泥稳定粒料、粒料通用设计、电算程序美联邦公路局多层弹性疲劳沥青层、水泥稳定层）车辙路表PSI）温度沥肝混凝土、水泥稳定粒料、粒料、硫化处治材料电算程序VESYS）英诺丁汉大学多层弹性疲劳沥青层、水泥稳定层）车辙路基压应变）温度热碾沥青层、沥青混凝土、粒料设计图表、电算程序ANPAD）法LCPC多层弹性疲劳沥青层、水泥稳定层）车辙温度沥青混凝土、沥青稳

5、定基层、水泥稳定粒料、粒料通用设计、电算程序ALIZE III）比利时多层弹性疲劳沥青层、水泥稳定层）车辙温度沥青混凝土、沥青稳定基层、粒料设计图表、电算程序AASHTO-2019多层弹性疲劳沥青、水泥稳定层）车辙沥青层、粒料层、路基）低温缩裂平整度IRI）温度湿度冻融沥青混合料、水泥稳定基层、粒料电算程序交通环境路基路面材料特性设计可靠度初拟路面结构损坏分析疲劳永久变形低温开裂反射裂缝相应损坏标准适宜？选定路面结构和材料要求是否图2 沥青路面力学经验法设计框图 综观各设计方法，力学经验法的研制须解答以下7个方面问题：（1路面结构的力学响应模型，分析路面结构在轴载和环境因素作用下的应力、应变和

6、弯沉值；（2路基土和路面材料的特性参数），并制定相应的测试方法；（3损坏模式和损坏标准，依据使用要求提出相应的损坏标准；如沥青层疲劳，水稳层疲劳；（4路面使用性能预估模型，永久变形车辙）、路基顶面压应变及低温开裂等建立路面结构在轴载和环境因素作用下的力学响应量、材料特性与路面各损坏模式之间的转换函数；（5轴载作用，标准轴载换算与累积；（6环境影响温度、湿度）；（7材料和结构的变异性及结构设计的可靠度。 2 我国现行沥青路面设计方法2.1 现状（1路表弯沉起控制作用；（2拉应力验算一般不起控制作用；（3柔性基层拉应力不能计算；（4层间接触状况影响较大危险）。2.2 问题（1路表弯沉指标弯沉指标的

7、非唯一性；路表弯沉与路面破坏类型不协调；综合指标与单项指标不协调（2沥青面层底面拉应力指标半刚性基层层间连续时一般受压；半刚性基层层间滑动时，沥青面层底面可能出现拉应力，但其应力、强度比要低于半刚性基层，基层先疲劳。柔性基层沥青面层底面拉应力控制疲劳开裂（3半刚性基层底面拉应力指标往往先于沥青面层产生疲劳开裂模量减小面层疲劳开裂两阶段设计2.3 启示（1路面是多层复合结构，不同结构组合，其应力、应变状况和相应的损坏形态不同采用多个单项指标。（2路面弯沉是一个整体性、综合性和表观性的指标。采用路表弯沉作为主要设计指标，无法反映和包容路面结构的多样性及各种损坏类型，也难以协调平衡各单项设计指标。（

8、3沥青面层或半刚性基层底面的应力状况和大小主要取决于上下层的刚度比和层间的接触条件，而受路表弯沉大小的影响很小。（4对于半刚性基层沥青路面，在层间接触为连续的情况下，沥青面层底面处于受压状态；在层间为滑动的情况下，沥青面层底面可能受拉，但沥青面层的疲劳寿命仍大于半刚性基层。因而沥青面层拉应力验算指标在设计中不会起控制作用。 3 关于设计指标体系的建议（1可按结构特性的不同，分别针对不同的主要损坏类型选用相应的设计指标如下表）： 类型柔性基层沥青路面半刚性基层沥青路面面层厚度厚（120mm）中厚12050mm薄（50mm）厚（120mm）中厚、薄（120mm）主要损坏类型永久变形面层为主，也包括粒料层和路基）疲劳开裂永久变形（粒料层和路基）疲劳开裂；第一阶段一基层；第二阶段一面层次要损坏类型疲劳开裂永久变形粒料层和路基为主，也包括面层） 永久变形（面层）反射裂缝（面层）冰冻地区低温缩裂面层）（2沥青层的疲劳关系式，改为以弯拉应变为控制变量，并考虑温度及混合料组成和性质的影响。（3半刚性基层沥青路面设计，宜分为基层疲劳开裂和面层疲劳开裂两阶段，相应采用不同的基层有效模量值。（4研究采用轮辙试验或定高度重复单剪仪试验判别沥青混合料高温稳定性及预估沥青层永久变形的方法，使沥青混合料的组成设计与沥青路面的结构设计相结合。 （5研究采用低温蠕变试验和相应的指标反映沥青混合