基于加速加載響應的柔性基層瀝青路面設計指標與參數研究.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。通過對國內外瀝青路面破壞類型和使用性能的調查，針對重交通條件下路面結構和材料的適應性，認為柔性基層瀝青路面結構是解決重載瀝青路面早期損壞的有效技術手段。然而，柔性基層瀝青路面與半剛性基層瀝青路面結構不同，特別是在重載交通作用下，路面結構和材料的破壞狀態(tài)和損壞機理更加復雜多樣。因此，針對目前重載交通條件，如何在現

2、有的技術條件下，解決柔性基層瀝青路面結構設計理論與方法所涉及的設計指標、設計參數與控制標準等關鍵技術問題，成為道路界亟待解決的技術難題。
　　基于此，本文借助可移動直線式足尺路面加速加載實驗設備，通過鋪筑具備動力響應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試驗路，進行結構模擬實驗和長期性能觀測。通過室內試驗測試了典型瀝青混合料的動態(tài)模量參數、通過重復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構層的現場模量，建立了現場FWD反算模量和室內動態(tài)模量的換算關系；基于實測的路面結構力學響應分析，提出了與重載柔性基層瀝青路面力學響應相適應的材料參數。根據對京滬高速公路魯蘇省界計重收費站收集的靜態(tài)稱重數據的分析，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變的相關性分析，確定了瀝青層疲勞分析的代表溫度，采用多參數回歸法

4、，建立了山東省瀝青路面疲勞分析溫度預估方程，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變作為路面結構設計指標，以路表剪應力作為瀝青層材料設計的驗算指標值，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變響應的連續(xù)觀測，結合加速加載直道試驗路路面損壞程度，確定了現場密級配瀝青混合料的

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