重交通沥青路面设计施工新理念 （来自同济大学） 主要内容                         一、概述 二、路面损坏机理  三、重交通路面设计 四、施工技术要点 五、结束语 力学分析小结 当荷载荷载的非均布效应时，路面结构内力学分布十分复杂 当轻型车辆超载时，即便总轴重小于标准荷载，但对路面的损伤更为严重 对目前的半刚性基层沥青路面，不能简单地认为弯沉小意味者强度高 剪切指标的分析为我们带来了路面考虑的新视角，是我们在传统的路面分析中忽略了的因素。该指标的引入，为从力学的角度进行路面结构组合设计提供了理论指导 剪切破坏可能是重交通沥青路面的主要损坏原因，是联系材料与结构的纽带，是一个好的设计指标 沥青混合料：均匀性，粘附性，空隙率，强度，级配 结构：过刚的基层导致面层剪应力过大 施工：分层过多 排水、防水：设计比较弱 荷载：轮载与胎压超载 新的损坏机理 模式1：沥青迁移-翻浆模式 模式2：整体强度不足造成的疲劳开裂类 模式3：剪切疲劳造成的车辙或纵向开裂类 模式4：低温开裂类 路面设计指标 为什么不选择弯沉 弯沉不能很好地表示路面结构的受力状态  弯沉指标在进行设计时，其标准不一致，即对不同的结构有不同的标准  弯沉与整体层底面的弯拉应力的独立性较差，不管采用什么参数都难以使其协调，无法使两个指标同时起到控制作用  阶段1：输入阶段 输入影响路面设计的所以因素，包括交通、环境、材料、路基土质和施工能力等 阶段2：概念设计阶段 通过剪切分析进行路面结构材料（模量）组合设计，确定各结构层材料选择原则 分析路表水和地下水的影响，决定水的处理措施 确定材料设计参数 阶段3：厚度设计阶段 考虑技术经济因素，优化得出合理的厚度组合 阶段4：材料设计阶段 材料的各类常规试验 表面层材料的抗剪切试验，控制剪切疲劳（车辙、开裂），强度与应力比较 均匀性控制 综合考虑力学分析和试验结果，确定：                                                          压头尺寸：28.5mm 试件尺寸：   100mm×100mm 均匀性控制 设计考虑 运输 摊铺:适当的速度和宽度 温度不均匀 摊铺 摊铺厚度 摊铺机的状态 摊铺中的分层 双层摊铺  结束语 目前路面损坏的原因是多方面的，不同于传统的轻交通路面。对于路面损坏的机理缺少深入全面的认识；结构设计单纯依靠力学设计方法，设计指标选取不当；对结构层、尤其是沥青层功能的考虑不够明确；对重交通的特点考虑不够；许多试验参数不适用于重交通道路。目前的路面设计理论和方法只是以前轻交通路面设计理论和方法的简单外延，与重交通路面的要求尚有较大距离。  结束语 材料的来源复杂、变异性大、质量无法控制，造成成品材料的均匀性很差；强调就地取材、迁就现实；集料开采设备比较原始；没有及时的质量监测体系，施工过程中对气候的影响重视程度不够。 虽然我们拥有现代化的生产工具，但由于没有工业化、现代化的思想和措施，难以在规模建设的条件下从根本上保证工程的质量。  结构厚度设计比较 我国的设计 发达国家的设计 本方法 轻交通 重交通 ? ? C ? ? 集 料 沥 青 级 配 路面设计 路面材料设计 基于性能的厚度设计确保弯拉应变满足要求 不过要保证沥青混合料满足一定的性能要求 必须据以进行材料疲劳检验，当不满足要求时改进材料设计 当采用新材料时，可以改变结构设计，或延长路面寿命 路面材料设计 室内疲劳试验结果 F9 = 150, 与结构组成、所在地区有关 路面材料设计  抗剪切强度验算，确保路面不产生剪切破坏 抗剪切强度储备（安全系数）应在1.5以上 剪应力可采用力学分析方法计算 贯入试验示意图 抗剪切强度试验方法 压密阶段 弹性工作阶段 破坏阶段 彻底破坏阶段 弹性拐点 破坏拐点 损伤点 极值点 抗剪切强度试验方法 剪应力计算：通过有限元的分析，得出了在压  应力为1MPa、μ=0.35时主应力的计算参数 0.3390  0.0872  0.7650  μ＝0.35 所乘系数 τmax σ3 σ1   泊松比 参数类型 抗剪切强度试验方法 C,φ值计算： 抗剪切强度试验方法 抗剪切强度试验方法 AC的抗剪强度：0.35-0.45MPA SMA的抗剪强度：0.55-0.80MPA 空隙率较大时：强度可能小30％－50％ A B 剪切安全系数一般应在1.5以上 抗剪切强度试验方法 经济模型 结构行为模型 损坏标准完全相同的路面结构 统一理论                                                   原理 达到同样标准的结构 结构行为方程 力学分析 l, ?1,?2,…,? N 统一理论                                                   原理 沥青层底面应变与疲劳寿命关系 统一理论                                                   比较 路基顶应变与疲劳寿命关系 统一理论                                                   比较 我    国 统一理论                                                   比较 路基顶面压应变与疲劳寿命关系  沥青层底面弯拉应变与疲劳寿命关系  高标准  中标准  低标准  设计标准  统一理论                                                   方程 设计总结                                剪应力 车辙和开裂控制 弯拉应变，疲劳开裂控制 A B 压应变 第三部分：施工要点  勿以善小而不为 做到比知道更重要 集料表面纹理 对车辙、抗滑有很大的影响 对级配有很大影响 新鲜程度 集料纹理控制                                                     变异性与集料最大粒径的关系 均匀性控制 均匀性标准 沥青混合料均匀性  沥青混合料均匀性指标  好  D ≤ 0.95  较好  0.95   D ≤ 1.15  差  1.15   D ≤ 1.35  很差  D   1.35  路面压实 路面压实 关于压实标准的讨论 96％、97％还是98％？ 压实度的计算 压实度新定义＝参考空隙率/路面空隙率×100％ 当压实度为96％时，按新定义仅为50-60％ 平整度控制 修建年月 2.5 沪嘉高速公路  1.8/1.2  JTJ 171-94/98 0.7 沪宁（江苏段） 0.55 京沪（泰安段） 0.6 205博莱高速 1.0 京~津~塘 1.2 沈（阳） ~ 大（连） 标准偏差（mm） ≤  路名 平整度控制 平整度控制 考虑条件  平整度指标  平整度标准  ? 0级  IRI  1.1  R  1.46  σ  0.78  ? I级  IRI  1.5  R  1.95  σ  1.12  ? II级  IRI  2.0  R  2.57  σ  1.55  ? III级  IRI  2.35  R  3.0  σ  1.85               路面施工平整度分层控制标准  考虑因

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