浅谈基于力学分析的沥青路面结构设计方法简介

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1、浅谈基于力学分析的沥青路面结构设计方法简介【摘要】沥青路面结构设计理论与方法一直是路面界研究的热点和难点，迄今为止仍停留在半经验-半力学的水平，很多国家仍采用纯经验法对沥青路面结构进行设计。本文选取了三种具有代表性的国外沥青路面结构设计方法进行介绍，重点介绍了各方法的产生背景，理论基础，参数输入及其设计控制指标。　　【关键词】沥青路面；路面设计；设计理论与方法；半经验半力学法　　Briefintroductiondesignmethodofasphaltpavementbasedonmechanicalanalysis　　ZhuKe　　

2、(ChongqingCityYuongRoadEngineeringCorporationChongqing400010)　　【Abstract】Asphaltpavementstructuraldesigntheoryandmethodoftheroadsectorhasbeenaresearchhotspotanddifficultexperiencetodatestillremainsinthehalf-halfthelevelofmechanics,thepureexperienceofmanycountriesstilluse

3、themethodofasphaltpavementdesign.Thisarticleselectsthreeoverseasrepresentativeasphaltpavementdesignmethodaredescribed,focusingonthebackgroundofeachmethod,theoreticalbasis,inputanddesignparametersofcontrolindices.　　【Keyent;Pavementdesign;Designtheoryandmethods;Semi-empiri

4、calsemi-mechanicalmethod　　　　1.引言　　路面结构设计理论与方法经历了半个多世纪的发展，经历了由纯经验法向半经验半力学和纯力学法的发展过程，迄今为止，路面结构设计的纯力学法还在研究当中。目前，已经用于实际的仍是以经验法和半经验半力学法为主。本文搜集了国外典型的沥青路面结构设计方法，比较之后，选取了三种具有代表性的基于力学分析的半经验半力学分析方法加以介绍，包括，壳牌设计方法、沥青协会以及LCPC设计方法，其中，前两种方法在世界各地被广泛采用。　　2.壳牌设计方法简介　　壳牌设计方法起源于1963年，1977年增

5、加了设计参数，并作为设计手册出版，1985年出版了补充设计参数，1997年的设计方法在预估永久变形方面也做了一些改动。壳牌设计方法可以用于公路和机场道面设计，也可以用于沥青或水泥稳定基层和未稳定粒料基层上的路面结构设计。设计的主要理念是依据道路的等级，控制处治层的疲劳开裂，限制车辙在可接受的水平。设计步骤如下：　　路面结构以三层连续弹性体系为基础，用多层弹性体系计算程序来计算应变。控制沥青面层层底拉应变和路基表面荷载作用处的垂直压应变。　　2.1输入.　　2.1.1交通参数；　　设计轴载以80KN为标准，接地压力0.6MPa，轴载换算按

6、下式：　　N=2.2×10-8L4（1）　　在这里，L是被换算轴载。双后轴看作两个单后轴来处理。荷载时间以货车50~60km/h的速度的平均加载时间为0.02s计。轮迹分布系数按0.4考虑。　　2.1.2环境参数；　　气候的影响可以用加权的年平均气温的指标，由月平均气温推算而得。AAT同沥青混合料的有效温度有关，因而也同沥青混合料的有效模量有关。加权年平均气温已考虑了温度的日、月周期变化对设计的影响，这种影响不能通过简单的取算术平均值求得。　　2.1.3材料参数；　　本设计方法用了三种计算材料特性的方法。路基的刚度用下面的关系式

7、表示：E3=10×CBR（MPa），也可以用其他合适的方法，像回弹模量来表示；未稳定粒料基层刚度是路基刚度的函数，E2=kE3，这里，k=0.2h20.45（h2以mm计），k的范围是2~4；水泥及石灰稳定类（半刚性）材料，其刚度介于5GPa到20GPa之间，其值的选取基于材料试验的结果，在法国用的比较多；沥青混凝土刚度有两种代表性的选取方法。一种是根据沥青劲度的不同在一定范围内选取，另一种是采用壳牌的刚度计算式计算得到。　　2.2破坏准则。　　疲劳破坏和车辙是壳牌设计法主要考虑的两种破坏模式。为了减少未稳定粒料层永久变形最终导致路面车

8、辙，路基顶面的垂直压应变用下面的关系式表示，标准轴载为80KN。　　ε3=2.8×10-2（N）-0.25（2）　　评估沥青混凝土层的车辙也要考虑在内。如果没有给定车辙深度允许值，快速车道一般