德国力学经验法沥青路面设计

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1、万方数据72中外公路就专髫曹文章编号：1671—2579(2010)02一0072一031引言德国力学经验法沥青路面设计韦璐1t-．张雪冰2(1．德累斯顿工业大学土木工程学院，德国德累斯顿o1069；2．安徽建筑工业学院)摘要：基于经验的沥青路面设计方法RSt001，从交通荷载、气候条件和材料特性3个方面介绍了德国力学经验法的沥青路面设计以及在这种方法中所采用的疲劳准则。并与中国沥青路面设计方法进行比较，从而有助于借鉴优秀的沥青路面设计方法。关键词：沥青路面；交通荷载；材料特性；气候条件；Miner准则；Rst0Ol德

2、国道路历史久远，质量优良，特别在沥青路面设计理论研究和施工工艺方面一直位居世界前列。传统的德国沥青路面设计采用的是德国道路交通研究会(FGSV)2001年3月颁布的路面结构设计标准(RStO01)，这种方法主要依赖经验，参考一些基础的数据，如当量10t标准轴载的累积次数、地质条件和标准的结构层及组合。近年来随着交通量的增加、气候条件的改变和新型材料的发展等，力学经验的分析法悄然兴起。这种力学分析方法，采用结构分析的理论和计算方法，建立多维的有限元模型，综合考虑荷载、材料、气候和地质等因素的影响，确保路面既经济又安全地在

3、服务期限内发挥较好的使用性能。典型的力学经验方法有德累斯顿工业大学路面设计研究所一直以来研究的Dresden模型。2交通荷载经验法中交通荷载采用的是在使用年限内将重车轴载转化为10t的标准轴载的累计交通量，并由累计交通量来确定路面的等级。RSt001将沥青路面分为7个等级，分别为SV、I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V和Ⅵ，每个路面等级又对应着7种不同的路面结构层厚度、组合及材料组成(1，2．1，2．2，2．3，3，4，5)。标准轴载累计交通量计算有两种方法：一种是在重车没有准确轴载统计的情况下，根据预估交通重车数量，并根据多年经验，

4、得到不同公路交通等级轴载数量系数，从而计算出标准轴载数量；另一种方法是在较准确掌握重车轴载数量的情况下，计算累计交通量。Dresden模型认为，行驶在沥青路面上的车辆轴载从2～20t不等，以2t递加将轴载覆盖范围划分为lO个轴载种类(2，4，6，⋯，20t)，通过调查的年轴载作用次数和每种轴载所占比例，分别计算每类轴载以及该类轴载对应的轴载次数下引起的应力和应变以及其造成的疲劳破坏。这种交通量的计算方法，将各类轴载都考虑在内，不需进行标准轴载的换算，与实际的交通对路面所施加的荷载作用更加吻合。3气候条件路面结构持续经受

5、着各种环境因素的综合作用。实践表明：温度对沥青路面的承载能力和使用性能都豢矗{{}豢豢豢*诺鬻蠢黼豢毒豢矗黼豢鬻鬻鬻崇豢黼崇鬻崇鬻※鬻鬻鬻豢豢鬻_；j}鬻鬻鬻素鬻鬻豢鬻睾_；I}豢弗崇谣黼*}矗崇睾崇鬻鬻靠拳豢籼豢蠢豢弗崇矗崇嵌鬻诺鬻矗拳崔睾豢料鬻鬻豢鬻岽最崇崔黼黼睾荣鬻弗*豢中国各规范中对加铺层厚度只是进行了指导性的要求，而在实际使用时有些工程采用国外的设计方法来确定厚度，更多的工程是凭借经验拟定的厚度。因此需进一步完善中国的加铺层设计方法。(5)采用防反射裂缝措施可有效延长加铺层的使用寿命，然而中国并未对各种防治反

6、射裂缝措施的使用范围进行明确界定，使得工程上难于有效选择。收稿日期：2009一lO一25参考文献：[1]JTGD40一2002公路水泥混凝土路面设计规范[s]．[2]JTJ073．1—2001公路水泥混凝土路面养护技术规范[s]．[3]JTGD50一2006公路水泥混凝土路面设计规范[s]．[4]姚祖康．路面[M]．北京：人民交通出版社，2006．[5]JTGD50一2004公路沥青路面设计规范[s]．万方数据2010年第2期韦璐，等：德国力学经验法沥青路面设计73有着显著的影响。准确预测沥青路面温度的分布特性和变化规

7、律具有重要的理论和现实意义。对路面温度场分布的研究方法一般分为两类：一类是根据气象学和热传学的基本原理采用数值分析方法建立沥青路面温度场的预测模型，可以称之为理论分析法；另一类是根据路面温度的实测数据和气象资料采用回归分析方法建立路面温度场与环境因素之间的定量关系，可以称之为统计分析法。路面温度预估方法的研究经历了半个多世纪的发展，研究的内容日益丰富，技术不断进步，针对性越来越强，研究成果在实践中也得到越来越广泛的应用。Dresden模型采用的路面温度预估模型为：y=口·ln(0．01z+1-O)+6(1)式中：y为距

8、离路表z处的温度(℃)；z为距离路表的深度(cm)；口、6为参数(表1)。表l参数4、6的取值在这个路面温度预估模型应用中，除了有大量实测的路表温度数据外，还需对长期时间内路表温度出现的频率有详细的调查，通过公式(1)、沥青混合料动态模量及疲劳准则，可以预测沥青层的疲劳寿命。4材料特性和结构层厚度4．1材料特性模型建立的过程中，多