高等级沥青路面柔性基层

高等级沥青路面柔性基层研究1.研究背景2.研究思路3.研究内容4.结论及创新点高等级沥青路面柔性基层研究研究背景

目前，全国公路总里程达到192万公里，其中高速公路里程达4.1万公里。在已建成的高等级公路上，大多数采用了半刚性基层沥青路面结构。

近年来，我国高等级公路半刚性基层沥青路面早期破坏比较严重，道路通行能力和使用性能下降，养护维修工作量和运营成本超出预期，给道路管理者带来了很大的经济压力和社会压力。除了材料、施工、超载等方面原因，半刚性路面结构缺陷是其出现早期破坏的主要原因之一。高等级沥青路面柔性基层研究

研究背景

半刚性基层沥青路面主要缺陷： 无法避免半刚性基层收缩开裂引起的反射裂缝。 半刚性基层致密不透水，积水冲刷基层表面造成唧浆和界面不连续。 补强需要重铺基层，维修养护时间延长，费用增加，效果也不理想。 半刚性基层与沥青层之间的结合薄弱。 单一的路面结构形式与我国地域广阔、气候各异，以及各地经济水平和交通量差别较大的现状不相适应。高等级沥青路面柔性基层研究研究背景柔性基层沥青路面应用及结构性能：

从20世纪40年代起，欧、美等国就通过足尺试验路等试验手段，对不同类型基层的沥青路面性能特点进行了研究。研究表明，采用沥青稳定碎石基层的沥青路面具有较其他类型基层更好的路用性能，因此在世界各国得到了广泛应用。国外的使用经验表明，柔性基层沥青路面使用性能良好，绝大部分柔性基层沥青路面使用15年以上才需要维修。

我国曾经在多条高速公路上铺筑了柔性基层沥青路面，如京津唐高速公路、广深高速公路及成渝高速公路等采用了沥青稳定碎石或级配碎石基层，表现出良好的工作性能。高等级沥青路面柔性基层研究研究背景国外对沥青稳定基层的研究：20世纪60年代以前，欧美各国铺筑了不同基层的试验路，通过长期的变形和开裂情况观测，提出了沥青稳定碎石基层混合料设计方法并拟定了各种类型沥青路面结构形式，如全厚式、混合式沥青路面等。

在国外，沥青稳定碎石基层经过长期研究，得到了广泛应用，已经有了较为完备的理论基础和丰富的施工经验。各国在大量实践的基础上，提出了自己的设计规范。美国地沥青协会开发的DAMA路面设计程序包含了沥青稳定基层的设计方法，英国运输工程研究院《沥青路面道路结构设计指南》也提出了建立在经验基础上的沥青稳定基层的设计规范。高等级沥青路面柔性基层研究研究背景国内对沥青稳定基层的研究：

为了解决半刚性基层沥青路面早期破坏日益突出的问题，近年来，我国公路科技工作者借鉴国外研究成果，着手沥青稳定碎石基层方面的研究。部分科研单位对沥青稳定碎石混合料的材料设计和路用性能进行了初步研究，并且修建了一些沥青稳定碎石基层试验路。 总体而言，沥青稳定基层在我国研究刚刚开始，在实际应用中很少，其设计理论和技术依据还很不完善。沥青稳定碎石基层材料组成设计、路用性能、施工工艺等研究尚需深入，提出适合我国国情的柔性基层沥青路面合理结构已是当务之急。高等级沥青路面柔性基层研究研究思路主要研究目标：（1）沥青稳定基层混合料组成设计方法（2）沥青稳定基层性能评价（3）柔性基层设计参数（4）柔性基层沥青路面合理结构（5）试验路铺筑与验证高等级沥青路面柔性基层研究研究思路

沥青稳定基层材料组成设计反馈

沥青稳定基层性能评价 沥青稳定基层设计参数 三维有限元结构分析轴载换算 设计指标与标准 柔性基层沥青路面典型结构验证材料 结构试验路铺筑与长期性能监测高等级沥青路面柔性基层研究研究内容

集料级配优化沥青稳定基层混合料组成设计 沥青稳定基层性能评价 柔性基层设计参数 柔性基层沥青路面合理结构 试验路铺筑与验证

最佳沥青用量确定方法高温稳定性疲劳性能水稳定性低温抗裂性抗压模量劈裂强度级配碎石非线性路面力学响应三维粘弹性分析轴载换算方法典型结构施工工艺施工质量控制方法性能观测分析高等级沥青路面柔性基层研究沥青稳定定基层材材料组成成设计－－原材料料沥青：大港AH-50、中海AH-70、韩国SKAH-70试验项目目（25℃，100g，5s）针入度度（0.1mm）（15℃，5cm/min）延度（（cm）（10℃，5cm/min）延度（（cm）（环球法法）软化化点（℃℃）针入度指指数PI溶解度（（%）闪点（℃℃）（蒸馏法法）含蜡蜡量（%）质量损失失（%）韩国SKAH-7072＞10024.752.2-0.8299.592852.2-0.16中海AH-7068＞10023.550.0-0.9099.592782.3-0.18大港AH-5056>8018.259.30.8199.763062.7-0.29TFOT后（163℃℃，5h）25℃残留针入度比比（%）10℃残留延度（cm）64.58.762.58.065.26.6高等级沥青路路面柔性基层层研究沥青稳定基层层材料组成设设计－原材料料沥青SHRP指标检测结果果高等级沥青路路面柔性基层层研究沥青稳定基层层材料组成设设计－原材料料集料：粗细集料选用用石灰岩集料料，矿粉采用磨细细石灰岩。高等级沥青路路面柔性基层层研究沥青稳定基层层材料组成设设计－原材料料高等级沥青路路面柔性基层层研究通过率(%)沥青稳定基层层材料组成设设计－集料级级配10090807060504030201001#2#3#4#5#0.0750.150.30.61.182.364.759.513.2161926.531.5筛孔(mm)ATB25试验级配曲线线高等级沥青路路面柔性基层层研究通过率（%）沥青稳定基层层材料组成设设计－集料级级配10090807060504030201006#7#8#9#0.0750.150.30.61.182.364.759.513.2161926.531.537.5筛孔（mm）ATB30试验级配曲线线高等级沥青路路面柔性基层层研究沥青稳定基层层材料组成设设计－集料级级配۞在设计沥青青稳定碎石级级配时，为形形成嵌挤骨架架结构，4.75mm通过率应接近30%。高等级沥青路路面柔性基层层研究最佳油石比（（%）沥青稳定基层层材料组成设设计－最佳沥沥青用量确定定大型马歇尔方方法3.23.132.92.82.72.61#2#3#4#5#6#7#8#9#级配۞空隙率和饱饱和度随沥青青用量的增加加变化明显，，在确定沥青青稳定碎石混混合料最佳沥青用用量时起主要要控制作用。。۞综合考虑混混合料的结构构特点和马歇歇尔参数的差差异，ATB25级配中2＃级配较优，而ATB30级配中7＃级配较优。。高等级沥青路路面柔性基层层研究沥青稳定基层层材料组成设设计－最佳沥沥青用量确定定Superpave旋转压实体积积法高等级沥青路路面柔性基层层研究沥青稳定基层层材料组成设设计－最佳沥沥青用量确定定GTM法最佳沥青用量量的确定指标标：1）应变比（旋旋转压实的稳稳定度GSI）2）抗剪强度安安全系数GSF3）最大密度对于2#级配，采用中中海AH-70、大港AH-50两种沥青，进进行GTM试验，设计压压强采用0.7MPa，机器角0.8°。高等级沥青路路面柔性基层层研究最佳油石比，，%沥青稳定基层层材料组成设设计－最佳沥沥青用量确定定三种方法对比比GTM法、大马歇尔尔法、Superpave旋转压实体积积法3.43.33.23.132.92.82.72.62.5AH-50GTM法AH-50大马歇尔AH-50SCG法AH-70GTM法AH-70大马歇尔AH-70SCG法法法沥青及最佳油油石比确定方方法三种方法确定定的最佳油石石比关系高等级沥青路路面柔性基层层研究密度，g/cm3空隙率，%2.62.21.8沥青稳定基层层材料组成设设计－最佳沥沥青用量确定定2.512.5三种方法最佳佳油石比时的密度关关系2.492.482.472.46AH-50GTM法AH-50大马歇AH-50SGC法AH-70GTM法AH-70大马歇AH-70SGC法尔法尔法沥青及最佳油油石比确定方方法4.23.83.43三种方法最佳佳油石比时的空隙率关系系1.4AH-50GTM法AH-50大马歇尔AH-50SGC法AH-70GTM法AH-70大马歇尔AH-70SGC法法沥青及最佳油油石比确定方方法法高等级沥青路路面柔性基层层研究沥青稳定基层层材料组成设设计－最佳沥沥青用量确定定۞三种方方法确确定的的沥青青稳定定碎石石基层层混合合料最最佳沥沥青用用量基基本相相同。。但GTM法在最最佳沥沥青用用量时时混合合料的的密度度最大大、空空隙率率最小小，也也就是是说GTM方法设设计出的沥沥青混混合料料具有有最大大的密密实度度和最最强的的抗变变形能能力，，因此此在具具备GTM试验条件时时，尤尤其对对于重重载交交通高高速公公路的的沥青青路面面，应应该采采用GTM方法进进行沥沥青混合料料设计计，并并以此此作为为施工工控制制的标标准。。但在在目前前不具具备GTM和Superpave旋转压压实设设备情情况下下，仍仍可采采用大大马歇歇尔法法进行行沥青青稳定定碎石石基层层的材材料设设计，但但可根根据GTM和大马马歇尔尔试验验获得得的沥沥青混混合料料密度度和空空隙率率试验验结果果的对比关关系，，提高高现场场压实实的控控制标标准，，提高高压实实功能能，获获得较较高压压实度度和密密度。。高等级级沥青青路面面柔性性基层层研究究研究内内容集料级级配优优化沥青稳稳定基基层混混合料料组成成设计计沥青稳稳定基基层性性能评评价柔性基基层设设计参参数柔性基基层沥沥青路路面合合理结结构试验路路铺筑筑与验验证最佳沥沥青用用量确确定方方法高温稳稳定性性疲疲劳性性能水稳定定性低低温温抗裂裂性抗压模模量劈劈裂裂强度度级配碎碎石非非线性性路面力力学响响应三三维粘粘弹性性分析析轴载换换算方方法典典型型结构构施工工工艺施施工工质量量控制制方法法性能观观测分分析高等级级沥青青路面面柔性性基层层研究究动稳定定度，，次/mm级配沥青稳稳定基基层性性能评评价－－高温温稳定定性车辙试试验220020001800160014001200100080060040020001#2#3#4#5#6#7#8#9#不同级级配沥沥青稳稳定碎碎石基基层混混合料料的动动稳定定度۞粗集集料形形成嵌嵌挤结结构能能大大大提高高其抗抗车辙辙能力力；但但粗集集料过过多使使沥青青混合合料的的空隙率率增加加，使使其抗抗车辙辙能力力显著著降低低。高等级级沥青青路面面柔性性基层层研究究沥青稳稳定基基层性性能评评价－－高温温稳定定性۞对于于同种种级配配，大大港AH-50沥青混混合料料的动动稳定定度远远大于于韩国国SKAH-70沥青和中海海AH-70沥青混混合料料，韩韩国SKAH-70沥青和和中海海AH-70沥青混混合料料的动动稳定度相相差不不大。。选用用针入入度小小、稠稠度大大、PG分级高高温稳稳定性性好的的沥青青能明明显提提高沥青青稳定定碎石石基层层混合合料的的高温温稳定定性。。高等级级沥青青路面面柔性性基层层研究究动稳定定度，，次/mm沥青稳稳定基基层性性能评评价－－高温温稳定定性32002800240020001600120080040002#7#22.533.544.5油石比比，%沥青含含量对对混合合料的的动稳稳定度度的影影响۞动稳稳定度度随着着沥青青用量量的增增加而而减小小，在在最佳佳沥青青条件件下，，混合合料的的高温稳稳定性性并不不是最最佳，，适当当减小小沥青青用量量，能能明显显提高高抗车车辙能能力。。高等级沥青路面柔柔性基层研究动稳定度，次/mm沥青稳定基层性能能评价－高温稳定定性80007200640056004800400032002400160080002#7#203040506070温度，℃试验温度与沥青稳稳定碎石动稳定度度关系۞动稳定度随着温温度升高而迅速下下降，7#级配的动稳定度受受温度影响比2#级配更显著。高等级沥青路面柔柔性基层研究沥青稳定基层性能能评价－高温稳定定性۞随车辙板厚度的的增加，动稳定度度有所增加。۞由于沥青稳定碎碎石公称最大粒径径一般在26.5mm以上，按照压实厚厚度大于公称最大粒径2.5倍的要求，采用7cm厚车辙板更适宜大大粒径沥青碎石的的动稳定度评价。高等级沥青路面柔柔性基层研究残留稳定度，%沥青稳定基层性能能评价－水稳定性性浸水马歇尔试验10090807060504030201001#2.82#3.03#3.14#3.15#3.16#2.87#2.98#2.99#2.9级配及最佳油石比比不同级配沥青稳定定碎石浸水马歇尔尔残留稳定度۞浸水马歇尔试验验对沥青混合料水水稳定性的区别能能力不强，不是评评价沥青碎石稳定基层混合料水稳稳定性最有效方法法。高等级沥青路面柔柔性基层研究沥青稳定基层性能能评价－水稳定性性冻融劈裂试验۞采用冻融劈裂试试验可以较好地评评价大粒径沥青混混合料的水稳定性性。۞沥青稳定碎石基基层混合料具有良良好的抗水损害能能力。高等级沥青路面柔柔性基层研究沥青稳定基层性能能评价－低温抗裂裂性低温弯曲试验ATB25۞沥青稳定碎石基层层采用韩国SKAH－70沥青和大港AH－50沥青，低温抗裂性性能无明显差别，，均能满足要求。ATB30高等级沥青路面柔柔性基层研究沥青稳定基层性能能评价－耐疲劳性性室内疲劳试验成型方法：轮碾压压实并切割成小梁梁的方法成型试件；小梁尺寸：50.0mm×63.5mm×381.0mm；加载方式：常应力力三分点加载；加载波形和频率：：10Hz连续式半正弦波荷荷载；试验温度：15℃。lgNf=k+nlgσσmax118.5118.5355.5118.5单位：mm弯曲应力高等级沥青路面柔柔性基层研究沥青稳定基层性能能评价－耐疲劳性性高等级沥青路面柔柔性基层研究lgNlgN43沥青稳定基层性能能评价－耐疲劳性性65431＃级配2＃级配3＃级配4＃级配5＃级配66＃级配257＃级配8＃级配-0.6-0.5-0.4-0.3-0.2lg（σ/σmax）-0.19＃级配ATB25疲劳曲线۞粗集料多，空隙率率大，沥青用量2-0.6-0.5-0.4-0.3-0.2-0.1少的沥青稳定疲劳劳性能较差。lg（σ/σmax）ATB30疲劳曲线高等级沥青路面柔柔性基层研究疲劳寿命（次）沥青稳定基层性能能评价－耐疲劳性性300002500020000150001000050000ATB25ATB30韩国SKAH-70中海AH－70大港AH－50ATB25（2＃）与ATB30（7＃）的疲劳寿命对对比（应力比0.4）۞ATB25混合料疲劳寿命略略长于ATB30混合料。高等级沥青路面柔柔性基层研究lgNlgN655沥青稳定基层性能能评价－耐疲劳性性6432韩国SKAH－70沥青中海AH－70沥青大港AH－50沥青43韩国SKAH－70沥青中海AH－70沥青大港AH－50沥青-0.6-0.5-0.4-0.3-0.2-0.122＃级配lg（σ/σmax）-0.6-0.5-0.47＃级配-0.3-0.2lg（σ/σmax）-0.1۞不同沥青的疲劳劳性能非常接近，，但采用大港AH-50沥青的n值绝对值较大，说明采用低标标号沥青的沥青稳稳定基层对应力水平变变化更敏感一些。。高等级沥青路面柔柔性基层研究⎛σ⎜σ⎞⎟⎟⎠沥青稳定基层性能能评价－耐疲劳性性加载间歇时间裂缝发展现场修正系数＝667荷载横向分布系数数取不同混合料的平平均值作为沥青稳稳定基层的疲劳参参数，因此可以获获得如下沥青稳定基层疲劳模模型：lgNf=3.75−3.85lg⎜⎝max沥青稳定基层的抗抗拉强度结构系数数为：σR=σmaxKsKs=0.106×Ne0.26高等级沥青路面柔柔性基层研究研究内容集料级配优化沥青稳定基层混合合料组成设计沥青稳定基层性能能评价柔性基层设计参数数柔性基层沥青路面面合理结构试验路铺筑与验证证最佳沥青用量确定定方法高温稳定性疲疲劳性能水稳定性低低温抗裂性抗压模量劈劈裂强度级配碎石非线性路面力学响应三维维粘弹性分析轴载换算方法典典型结构施工工艺施施工质量控制方法法性能观测分析高等级沥青路面柔柔性基层研究无侧限抗压强度，，MPa柔性基层设计参数数－沥青稳定碎石石抗压强度181614121086420中海AH-70沥大港AH-50沥韩国SKAH-70中海AH-70沥大港AH-50沥韩国SKAH-70沥青稳定碎石无侧限抗压强度青2#青2#沥青2#青7#青7#沥青7#20℃15℃۞对于同种沥青，，7#的无侧限抗压强度度大于2#级配，对于同一级级配，韩国SKAH-70沥青的无侧限抗压压强度最大。۞沥青稳定碎石基基层混合料的无侧侧限抗压强度比半半刚性材料大，表表明密级配沥青稳定碎石基层层混合料具有较好好的抗压性能。高等级沥青路面柔柔性基层研究抗压回弹模量（MPa）柔性基层设计参数数－沥青稳定碎石石抗压模量30002500200015001000500020℃15℃沥青稳定定碎石抗压压回弹模量量2#中海AH-702#大港AH-502#韩国SKAH-707#中海AH-707#大港AH-507#韩国SKAH-70水泥稳定定碎石二二灰稳稳定碎石石۞对于同种沥沥青，7#级配和2#级配的抗压回回弹模量相差差很小；对于于同一级配，采用大港港AH-50沥青的混合料料抗压回弹模模量较大，采采用中海AH-70沥青和韩国SKAH-70沥青的混合料料的抗压回弹弹模量非常接接近。۞沥青稳定碎碎石基层混合合料的抗压回回弹模量较半半刚性材料大大。۞推荐密级配配沥青稳定碎碎石基层的抗抗压回弹模量量为：900MPa～1100MPa（20℃）、1300MPa～1500MPa（15℃）。高等级沥青路路面柔性基层层研究劈裂强度，MPa柔性基层设计计参数－沥青青稳定碎石劈劈裂强度1.81.61.41.210.80.60.40.20中海AH-70大港AH-50韩国SKAH-中海AH-70大港AH-50韩国SKAH-水泥稳定二二灰稳定定沥青稳定碎石劈裂强度沥青2#沥青2#70沥青2#沥青7#沥青7#70沥青7#۞对同种沥青青，ATB30的劈裂强度略略大于ATB25。对于同一级级配，韩国SKAH-70沥青的劈裂强强度最大，中中海AH-70沥青劈裂抗拉拉强度次之，，大港AH-50沥青的劈裂抗抗拉强度最小小。۞密级配沥青青稳定碎石基基层的劈裂强强度平均值为为1.474Mpa，较半刚性基基层的劈裂强度大大。۞推荐密级配配沥青稳定碎碎石基层劈裂裂强度为1.0MPa～1.2MPa。高等级沥青路路面柔性基层层研究预估回弹模量量（MPa）极值（MPa）0柔性基层设计计参数－级配配碎石模量级配碎石非线线性：400E=K1θK2800600等值线3503002504002001501005002000式（5-2）式（5-3）沥青面层沥沥青面层层级配碎石土土基模量量200400600800模量厚度厚度实际回弹模量量（MPa）级配碎石模量量影响因素正正交分析级配碎石模量量预估结果۞各因素对级级配碎石层弹弹性模量的影影响按从大到到小的顺序为为：沥青面层层厚度→土基模量→→级配碎石层层厚度→沥青青面层模量。。۞级配碎石弹弹性模量预估估公式：E2=0.646E1−0.267H1−0.734H20.219E00.241K10.778E2=0.122H1−0.732E00.242K10.821高等级沥青路路面柔性基层层研究研究内容集料级配优化化沥青稳定基层层混合料组成成设计沥青稳定基层层性能评价柔性基层设计计参数柔性基层沥青青路面合理结结构试验路铺筑与与验证最佳沥青用量量确定方法高温稳定性疲疲劳性性能水稳定性低低温抗裂裂性抗压模量劈劈裂强度度级配碎石非线线性路面力学响应应三维粘弹性性分析轴载换算方法法典型型结构施工工艺施施工质量量控制方法性能观测分析析高等级沥青路路面柔性基层层研究柔性基层沥青青路面合理结结构－路面力力学响应分析析结构1～4为“倒装结结构”，结构构形式为沥青青碎石＋级配配碎石＋半刚刚性下卧层；；结构5～8为“组合式式结构”，结结构形式为沥沥青碎石＋半半刚性下卧层层；结构9为“全柔性性结构”，结结构形式为沥沥青碎石＋级级配碎石。高等级沥青路路面柔性基层层研究柔性基层沥青青路面合理结结构－路面力力学响应分析析沥青路面实体体加载模型与与单元划分计算模型（约约束及荷载布布置）对垂直于路线线方向两侧取取自由表面，，不进行约束束；对延路线线方向两侧y方向（延路线线方向）进行行约束；模型型底面完全约约束。高等级沥青路路面柔性基层层研究路表弯沉（0.01mm）0.00柔性基层沥青青路面合理结结构－路面力力学响应分析析线弹性和非线线性分析的对对比-1.5-1-0.500.511.5-5.00-10.00-15.00-20.00-25.00距双轮中心距距离（m）非线性线弹性实测代表弯沉沉值计算路面结构构线弹性和非线线性计算结果果的比较۞在考虑了材材料的非线性性后，理论弯弯沉与实测弯弯沉更为接近近，在柔性基层沥青路面面的结构分析析和设计中，，考虑土基和和路面材料的的非线性特性是有必要的的。高等级沥青路路面柔性基层层研究路表弯沉(0.01mm)路表弯沉(0.01mm)柔性基层沥青青路面合理结结构－路面力力学响应分析析路表弯沉28262422222120191817205101520251651015沥青碎石基层层厚度(cm)2025沥青碎石基层层厚度(cm)“倒装结构””路表弯沉与与沥青碎石层层厚度的关系系“组合式结构构”路表弯沉沉与沥青碎石石层厚度关系系۞随着沥青碎碎石基层厚度度的增加，级级配碎石层的的减薄，路表表弯沉有逐渐减小的趋势势。随着沥青青碎石层厚度度的增加，弯弯沉的减小速速度逐步减缓，当沥青碎碎石层达到16cm后，路表弯沉沉趋于稳定，，再增加沥青青碎石层厚度对于减减小路表弯沉沉的意义不大大。高等级沥青路路面柔性基层层研究柔性基层沥青青路面合理结结构－路面力力学响应分析析结构3竖向位移分布云图结构7竖向位移分布云图结构9竖向位移分布布云图高等级沥青路路面柔性基层层研究厚度（m）柔性基层沥青青路面合理结结构－路面力力学响应分析析0-1.5-1.0-0.5-50.00.51.01.5-10-15-20-25-30-35距轮隙中心距距离（m）不同路面结构类型弯沉比较结构三结构七结构九۞在路面厚度度和沥青层厚厚度相同的情情况下，“组合结构””路面结构能能够承受的标准轴轴载作用次数数最多，“倒倒装结构”次次之，“全柔柔性结构”相相对较少。“组合结构””路面适用于于承担特重交交通和重交通通的高等级公公路，对于承担重交交通和中等交交通量的沥青青路面可以选选用“倒装结结构”路面，，“全柔性”路路面结构适用用于中等和相相对较轻交通通量的沥青路路面。高等级沥青青路面柔性性基层研究究柔性基层沥沥青路面合合理结构－－路面力学学响应分析析水平应力结构3水平应力竖竖向分布图图结构7水平应力竖竖向分布图图结构9水平应力竖竖向分布图图۞“倒装结结构”路面面内的拉应应力有两个个峰值，分分别位于沥沥青层底和和半刚性下卧层底底；“组合合式结构””内的拉应应力只有一一个峰值，，位于半刚刚性下卧层底部，，其沥青层层不受拉；；“全柔性性结构”内内拉应力峰峰值位于沥沥青层底部。高等级沥青青路面柔性性基层研究究沥青层底水水平应力（（MPa）半刚性层层层底水平应应力（MPa）柔性基层沥沥青路面合合理结构－－路面力学学响应分析析0.030.020.010-0.01-0.02-0.030.0350.030.0250.020.0150.01051015沥青碎石基基层厚度（（cm）20250.005123456789倒装结构组合式结构构路面结构沥青层底水水平应力与与沥青层厚厚度关系不同路面结结构的半刚刚性层底水水平应力图图۞“组合式结结构”路面面的疲劳寿寿命由半刚刚性下卧层层的疲劳寿寿命控制；；۞“倒装结构构”路面的的疲劳寿命命可能由沥沥青层底拉拉应力控制制，也可能能由半刚性性下卧层层底底拉应力控控制；۞“全柔性结结构”路面面的疲劳寿寿命受沥青青层底拉应应力控制。。高等级沥青青路面柔性性基层研究究柔性基层沥沥青路面合合理结构－－路面力学学响应分析析剪应力沥青路面内内最大剪应应力位置۞沥青路面面中各层的的最大剪应应力出现在在路面模型型的两条对对角线上靠靠近荷载作作用点的附近，，且具体位位置并不固固定，而是是随着深度度的增加，，沿对角线线逐渐远离离荷载位置。高等级沥青青路面柔性性基层研究究上面层层底底剪应力（（MPa）中面层底剪剪应力（MPa）沥青层底剪剪应力（MPa）0柔性基层沥沥青路面合合理结构－－路面力学学响应分析析0.120.080.040.000.080.060.040.020.000.080.060.040.02123456789123456789123456789路面结构路面结构路面结构层间完全光光滑层间完全连连续层间完全光光滑层层间完完全连续层间完全光光滑层间完全连连续不同路面结结构剪应力力比较۞层间接触条条件对剪应应力大小有有很大影响响，层间完完全光滑时时得到的剪剪应力比层间完全连连续时得到到的剪应力力大得多。。半刚性基基层沥青路路面很难达达到完全连续接触，，沥青层内内剪应力往往往较柔性性基层沥青青路面的剪剪应力大，，就更容易出现车辙辙。۞随着沥青稳稳定基层厚厚度的增加加，不论层层间连续还还是光滑，，沥青混凝凝土上面层和中面层层的剪应力力都减小。。沥青路面面的车辙深深度并非随随沥青层厚厚度的增加而增加。。۞从半刚性基基层沥青路路面过渡到到组合式沥沥青路面，，可以减小小沥青层剪剪应力，因而不会出出现车辙深深度增加的的情况。高等级沥青青路面柔性性基层研究究图示柔性基层沥沥青路面合合理结构－－轴载换算算荷载图示图示δδ0图示δ0按比利时式式得A=0.008P+156图示δ高等级沥青青路面柔性性基层研究究路表弯沉（（0.01mm）路表弯沉（（0.01mm）路表弯沉（（0.01mm）路表弯沉（（0.01mm）路表弯沉（（0.01mm）路表弯沉（（0.01mm）路表弯沉（（0.01mm）路表弯沉（（0.01mm）路表弯沉（（0.01mm）0000.85752706050403020柔性基层沥沥青路面合合理结构－－轴载换算算706050403020100y=0.9374x0.7394R2=0.9881100200轴重（KN）3006050403020100y=0.6753x0.7965R2=0.98960100200轴重（KN）3006050403020100y=0.582x0.8172R2=0.9902100200轴重（KN）3006050403020100y=0.5318x0.834R2=0.9906100200轴重（KN）3005040y=0.3405x0.8794R2=0.99165040y=0.3762x0.8624R2=0.99125040y=0.3972xR=0.99115040y=0.4065x0.8558R2=0.991130201003020100302010030201000100200300010020030001002003000100200300轴重（KN）轴重（KN）轴重（KN）轴重（KN）100y=1.0844x0.7195R2=0.98739种路面结构路表表弯沉与轴重关关系l=aPn10100200300轴重（KN）高等级沥青路面面柔性基层研究究拉应力（MPa）拉应力（MPa）拉应力（MPa）拉应力（MPa）拉应力（MPa）0.86080.8695柔性基层沥青路路面合理结构－－轴载换算0.080.080.080.060.04y=0.0004xR2=0.99780.060.04y=0.0004xR2=0.99780.060.04y=0.0003x0.881R2=0.99780.020.020.0200100200轴重（KN）30000100200轴重（KN）30000100200轴重（KN）3000.080.060.04y=0.0007x0.8194R2=0.99430.080.060.04y=0.0002x0.8895R2=0.99775种路面结构沥青青层底拉应力与轴重关系系0.020.0200100200轴重（KN）30000100200轴重（KN）300高等级沥青路面面柔性基层研究究拉应力（MPa）拉应力（MPa）拉应力（MPa）拉应力（MPa）拉应力（MPa）拉应力（MPa）拉应力（MPa）拉应力（MPa）22柔性基层沥青路路面合理结构－－轴载换算0.080.080.080.080.060.04y=0.0004x0.8316R2=0.9980.060.04y=0.0005x0.8346R2=0.99790.060.04y=0.0004x0.8375R2=0.99790.060.04y=0.0004x0.8405R2=0.99790.020.020.020.02001002003000010020030000100200300001002003000.08轴重（KN）0.08轴重（KN）0.08轴重（KN）0.08轴重（KN）0.060.04y=0.0004x0.8434R=0.99790.060.04y=0.0004x0.8463R2=0.99790.060.04y=0.0004x0.8492R2=0.99790.060.04y=0.0004x0.8521R=0.99790.020.020.020.0200100200轴重（KN）30000100200轴重（KN）30000100200轴重（KN）30000100200轴重（KN）3008种路面结构半刚刚性下卧层层底底拉应力与轴重重关系高等级沥青路面面柔性基层研究究N1⎛P2⎞⎜P⎟⎛P2⎞⎜P⎟⎛P2⎞⎜P⎟柔性基层沥青路路面合理结构－－轴载换算۞1）柔性基层沥青青路面以路表弯弯沉等效的轴载载换算公式为：：3.84=α⎜⎟N2⎝1⎠۞2）柔性基层沥青青路面以沥青层层底拉应力等效效的轴载换算公公式为:N1N2=α⎜⎟⎟⎝1⎠3.93۞3）对于具有半刚刚性下卧层的柔柔性基层沥青路路面，以半刚性性下卧层底拉应应力等效的轴载换算算公式为：N1N2=α⎜⎟⎝1⎠7.65۞4）柔性基层沥青青路面的轴载换换算系数明显小小于半刚性基层层路面，表明柔柔性基层沥青路面对对于重载交通的的轴载敏感性小小于半刚性基层层路面，更能适适应我国公路运输中超载载超限问题突出出的现状。高等级沥青路面面柔性基层研究究基层厚度（cm）3025柔性基层沥青路路面合理结构－－典型路面结构构土基强度划分2015105020406080100土基回弹模量（（MPa）Ne=3000万次Ne=4000万次Ne=5000万次基层厚度随土基基模量变化۞按土基回弹模模量对柔性基层层沥青路面中沥沥青碎石基层厚厚度影响的敏感性，将我我国土基强度划划分为四个等级级：S1：S2：S3：S4：30～40（Mpa）；40～50（Mpa）；50～65（Mpa）；65～80（Mpa）。高等级沥青路面面柔性基层研究究基层厚度（cm）30T2：T3：T4：T5：T1：柔性基层沥青青路面合理结结构－典型路路面结构40交通量等级划划分20100020004000600080001000012000累计轴次（万万次）E0=30MPaE0=40MPaE0=50MPaE0=65MPa基层厚度随土土基模量变化化۞按累计当量量轴次对柔性性基层沥青路路面中沥青碎碎石基层厚度度影响的敏感性，将将我国主要道道路交通量划划分为五个等等级：200～1000（万次）；1000～2000（万次）；2000～4000（万次）；4000～7000（万次）；7000～10000（万次）。高等级沥青路路面柔性基层层研究柔性基层沥青青路面合理结结构－典型路路面结构青海马平试验验路四川南（充））广（安）试试验路沥青层合适厚厚度浙江加速加载载试验路沪宁高速公路路拓宽工程试试验段邯长高速公路路试验段武合高速公路路试验段۞对于铺筑沥沥青稳定基层层的沥青路面面，沥青混凝凝土面层厚度度为9cm～12cm，一般分两层铺铺筑。۞沥青稳定碎碎石基层厚度度为8cm～20cm，对于承担特特重交通的高高速公路，可可适当放宽。建建议以8～11cm作为沥青稳定定碎石基层的的最小厚度。。۞级配碎石层层厚度为12cm～40cm，若下卧层为为半刚性结构构层，级配碎碎石一般为12cm～20cm，单层压实；；若级配碎石石直接铺筑于于土基之上，，一般取20cm～40cm，压实层厚度度不宜太厚也也不宜太薄，，超过30cm后，为了保证证压实效果，一一般分两层铺铺筑碾压。۞根据本课题题的计算分析析，并考虑到到我国现在的的经济状况，，沥青层总厚厚度以不超过30cm为宜，本课题题建议沥青稳稳定碎石基层层的最大厚度度不超过20cm。高等级沥青路路面柔性基层层研究柔性基层沥青青路面合理结结构－典型路路面结构高等级沥青路路面柔性基层层研究柔性基层沥青青路面合理结结构－典型路路面结构高等级沥青路路面柔性基层层研究柔性基层沥青青路面合理结结构－典型路路面结构高等级沥青路路面柔性基层层研究研究内容集料级配优化化沥青稳定基层层混合料组成成设计沥青稳定基层层性能评价柔性基层设计计参数柔性基层沥青青路面合理结结构试验路铺筑与与验证最佳沥青用量量确定方法高温稳定性疲疲劳性性能水稳定性低低温抗裂裂性抗压模量劈劈裂强度度级配碎石非线线性路面力学响应应三维粘弹性性分析轴载换算方法法典型型结构施工工艺施施工质量量控制方法性能观测分析析高等级沥青路路面柔性基层层研究试验路铺筑与与验证－邯长长试验路设计交通量：：重车方向累累计当量轴次11775万次，轻车方方向3686万次。高等级沥青路路面柔性基层层研究试验路铺筑与与验证－邯长长试验路级配碎石施工工高等级沥青路路面柔性基层层研究试验路铺筑与与验证－邯长长试验路沥青稳定基层层施工۞基于GTM法、马歇尔试试验法密度进进行压实质量检测测的现场双控控指标；۞沥青稳定碎碎石施工工艺艺及施工要求求。高等级沥青路路面柔性基层层研究试验路铺筑与与验证－邯长长试验路通车一年后路路况通车两年后路路况۞通过近两年年重载交通的的作用，柔性性基层沥青路路面未出现裂裂缝、变形、、水损坏等早期破破坏现象，具具有优良的抗抗重载交通荷荷载疲劳和抗抗车辙性能，，适宜于重交通通路面。高等级沥青路路面柔性基层层研究试验路铺筑与与验证－武合合试验路级配碎石施工工高等级沥青路路面柔性基层层研究试验路铺筑与与验证－武合合试验路沥青稳定基层层施工高等级沥青路路面柔性基层层研究试验路铺筑与与验证－武合合试验路高等级沥青路路面柔性基层层研究研究结论一．沥青稳定定基层材料组组成设计方法法研究1）结合沥青稳稳定基层混合合料性能的要要求，对韩国国SKAH-70、中海AH-70和大港AH-50三种沥青和一一种集料的物物理力学性质质进行了试验验评价。2）对ATB25的5种级配和ATB30的4种级配的骨架架嵌挤结构进进行了分析，，优选出骨架嵌挤挤结构最好、、施工和易性性好的2＃、7＃级配作为沥沥青稳定碎石石基层的目标级级配。3）采用大马歇歇尔法、Superpave旋转压实体积积、GTM法三种方法对对沥青稳定碎石基层混混合料组成设设计进行对比比研究表明：：三种方法确确定的沥青稳稳定碎石基层混合合料最佳沥青青用量基本相相同。但GTM方法设计出的的沥青混合料料具有最大的密密实度和最强强的抗变形能能力，因此在在具备GTM试验条件时，，尤其对于重载交交通高速公路路的沥青路面面，应该采用用GTM方法进行沥青青混合料设计，并以此此作为施工控控制的标准。。在目前不具具备GTM和Superpave旋转压实设备情况况下，仍可采采用大马歇尔尔法进行沥青青稳定碎石基基层的材料设设计，但可根据据GTM和大马歇尔试试验获得的沥沥青混合料密密度和空隙率率试验结果的对比关系系，提高现场场压实的控制制标准，提高高压实功能，，获得较高的的路面密实度。高等级沥青路路面柔性基层层研究研究结论二．柔性基层层沥青路面材材料性能及参参数研究1）采用低标号号大港AH-50号沥青的混合合料比采用高高标号AH-70号沥青的混合合料的动稳定度度提高80％左右；同种种级配沥青碎碎石30℃动稳定度是45℃动稳定度的1.64倍，是60℃动稳定度的2.65倍。2）7cm厚车辙板的动动稳定度大于于5cm车辙板；由于于沥青稳定碎碎石公称最大大粒径一般在26.5mm以上，按照压压实厚度大于于公称最大粒粒径2.5倍的要求，采采用7cm厚车辙板更适适宜大粒径沥沥青碎石的动动稳定度评价价。3）浸水马歇尔尔试验不能充充分地反映沥沥青稳定碎石石基层水稳定定性的真实情情况，建议采用冻融融劈裂强度评评价沥青稳定定碎石的水稳稳定性；本课课题研究推荐荐的沥青稳定碎石基层层混合料具有良好好的抗水损害能力力。4）通过小梁弯曲试试验评价沥青稳定定碎石基层的低温温抗裂性，本课题题推荐采用的AH-70＃、AH-50＃沥青稳定基层混混合料低温抗裂性性能均能满足要