张起森-永久性路面结构与材料性能

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1、永久性路面结构与材料性能张起森教授博士生导师长沙理工大学主要内容一、永久性路面设计理念二、永久性路面设计方法三、永久性路面的材料要求四、目前各地永久性路面状况五、总结长沙理工大学张起森教授博导一、永久性路面设计理念长沙理工大学张起森教授博导定义perpetualpavement：指只需定期更换路面表层（把破坏限制在路面上层），而不需进行结构性修复或重建，且使用寿命大于50年的沥青路面。full-depthasphaltpavement（全厚式路面）deepstrengthasphaltpavem

2、ent（高强度路面）long-lifeasphaltpavement（长寿命路面）长沙理工大学张起森教授博导设计理念上面层：抗车辙能力和抗磨耗能力中间层：抗车辙能力基层：抗疲劳能力路基：高强、稳定和坚固长沙理工大学张起森教授博导最大拉应变路面基础100~180mm高模量抗车辙材料(根据需要定)柔性抗疲劳材料75~100mm40~75mm高质量SMA、OGFC或Superpave}100~150mm高压力区设计理念长沙理工大学张起森教授博导自下而上进行设计和施工基础（高强、稳定和坚固）稳定将使用期

3、间的季节性变化和体积变化降低到最小下面层加强抗疲劳性能上面层加强抗车辙性能设计理念长沙理工大学张起森教授博导永久性沥青路面在使用过程中，为保持其良好的性能和使用寿命，必须定期检测，当自下而上的疲劳开裂、温度开裂、车辙等病害达到预定深度时(即达到磨耗层深度)，就必须采取罩面等措施。对于永久性沥青路面而言，这点非常关键，它保证了将病害限制在表层，且尽可能减小未来罩面的附加厚度（重铺厚度必须尽可能采用原厚度）长沙理工大学张起森教授博导要应避免以下现象发生重复弯曲导致疲劳开裂重复变形导致车辙HMA基层路

4、基长沙理工大学张起森教授博导永久性路面优点沥青路面寿命可达50年路面平整，噪音低，摩擦系数高成本效益高路面的养护维修仅限于面层沥青面层可再循环减少疲劳开裂和车辙损坏最大限度地减少自然资源的使用采用力学方法进行路面设计，综合考虑疲劳开裂、车辙和温度开裂长沙理工大学张起森教授博导使用时间总费用传统路面永久性路面经济性能经济差长沙理工大学张起森教授博导二、永久性路面设计方法长沙理工大学张起森教授博导设计原理力学方法设计过程类似于其它结构设计方法选择控制点验算控制标准(由下至上设计)输入材料性能参数路面

5、分析模型路面应力和应变路面变换方程路面使用寿命拉应变标准压应变标准永久性路面设计过程长沙理工大学张起森教授博导力学设计法路面模型材料性能(模量值)路面反应(应变,应力等)转移函数路面寿命是否满足?设计完成尽量不让沥青层底拉应变>65με或路基顶压应变>200με长沙理工大学张起森教授博导1992年Monismith提出力学设计法的流程图长沙理工大学张起森教授博导力学性能标准ESAL作用下弯曲拉应变极值<65me(Monismith,VonQuintus,Nunn,Thompson等人研究发现)垂

6、直压应变极值<200me(Monismith,Nunn等人研究发现)厚HMA(>200mm）基层(asrequired)路基长沙理工大学张起森教授博导疲劳开裂控制点位置：面层底面控制标准：拉应变<65µ厚度要求：>200mm永久性变形控制点位置：路基顶面控制标准：压应变<200µ永久性路面设计控制点路基力学指标基层面层长沙理工大学张起森教授博导设计软件软件名称：PerRoad3.0软件开发：DavidTimm,NCAT，Auburn大学设计软件下载URL地址：http://www.Aspha

7、ltalliance.com点击PerpetualPavement设计软件安装连击PerRoad设计软件PerRoad3.0长沙理工大学张起森教授博导建立新文件点击File中SaveSAVEAS窗口出现，键入文件名建立新文件键入文件名设计软件应用长沙理工大学张起森教授博导输入设计参数路面结构材料和季节参数交通参数交通参数选择设计参数输入窗口结构和季节参数设计软件应用长沙理工大学张起森教授博导路面结构材料和季节参数材料性能和变异性模量温度调整性能标准和转换公式：变异性输入窗口使用性能选择窗口模量温

8、度调整窗口设计软件应用长沙理工大学张起森教授博导交通参数(轴载谱)车轴类型轴载分布轴载数增长率轴载谱输入窗口车轴类型轴载数轴载分布增长率设计软件应用长沙理工大学张起森教授博导三、永久性路面对结构层设计的要求长沙理工大学张起森教授博导设计内容路基基层中间层面层长沙理工大学张起森教授博导材料设计参数采用理论弹性材料理论设计参数弹性模量E和泊松比μ长沙理工大学张起森教授博导材料参数确定方法长沙理工大学张起森教授博导123加载前加载中加载后-与加载前尺寸同弹性材料的力学行为长沙理工大学张起森教授博导DD