我国沥青路面设计指标与极限标准.pdf

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1、2014年第6期黑龙江交通科技No．6，2014(总第244期)HELLONGdlANGdlAOTONGKEJ(SumNo．244)我国沥青路面设计指标与极限标准范晓鹏(黑龙江省公路勘察设计院)摘要：设计控制标准是指根据路面结构的破坏过程和破坏机理所达到的极限状态，从力学响应提出的控制指标。路面结构设计中结构厚度分布若满足了控制指标的极限标准，就能保证路面结构在设计使用期内正常工作，不致出现破坏的极限状态。关键词：沥青路面；设计指标；极限标准中图分类号：U416．1文献标识码：C文章编号：1008—3383(2o14)o6—0022—01路面结构

2、的破坏状态和机理是极其复杂的，至今还没有对对应关系。因此，需要建立第二项设计指标。经过国内外全部为人们所认识，即使有一些破坏状况已为人们认识，但工程界长期观察和研究，普遍认为，路面结构在车轮荷载作是要从力学机理的角度，从理论上作准确的分析，并且将它用之下，某一结构层的水平方向弯拉应力达到并超过该层材列入设计系统中成为一项控制指标也需要漫长的研究过程。料的抗拉极限强度时，首先在轮载下方产生初始裂缝，随着弯沉与弯拉应力(或弯拉应变)是目前各种力学经验法普遍车轮的反复多次作用，初始裂缝逐步延伸，并在垂直方向扩采用的设计控制指标。展，导致路面表面产生各种

3、裂缝，进一步发展则成为局部范路面结构的路表弯沉(图1A点)表征路面结构在设计围或大面积的损坏。路面结构在车轮荷载作用下结构层极标准轴载作用下，垂直方向的位移。弯沉是表征路面结构总限拉应力一般发生在层底，如图2所示。体刚度的指标。在荷载相同，土基支承相同的条件下，弯沉越小表明总体刚度越大，因此它的抗变形能力与抗压人、抗．J弯曲的能力也大。弯沉的大小也能表征土基支承的强弱，在^，夏热季节，沥青面层抗高温稳定性也能问接地、相对地由弯／，。、沉表现出来。以弯沉值作为设计控制指标的另一个优点是一／／．便于直接量测。因此，我国沥青路面设计方法较长时间都以路表

4、弯沉作为设计控制指标，如图1所示。dz局．￡．I图2沥青混凝土层和半刚性材料层的层底厂。、、、、拉应力计算图式一／／’沥青路面结构在车轮荷载作用下各结构层都出现水平向正应力，有的出现压应力，也有的出现拉应力，各个层位水平向正应力的分布也不相同。因此对于柔性基层和组合基层的沥青面层，在路面结构设计中必须验算弯拉应力是否超出材料允许的极限标准。我国《公路沥青路面设计规范》图1路表弯沉值计算图式(JTGD50—2006)规定，沥青面层和基层层底拉应力作为沥实践表明，回弹弯沉值大的路面在经受了轴载不太多次青路面结构设计的第二项设计控制指标。数的重复作用之

5、后，将呈现出某种形态的破坏；而回弹弯沉沥青路面在车轮反复多次作用之下，沥青面层和刚性、值小的路面经受轴载较多次重复作用之后，才达到这种形态半刚性基层的层底拉应力超过极限，形成初始裂缝并逐步扩的破坏。即在达到相同程度的破坏时，回弹弯沉值的大小同展至断裂的过程，属疲劳断裂损伤。通过大量路面试验、环该路面的设计使用寿命，即轮载累计重复作用次数成反比关道试验和小梁疲劳试验表明，承受一次加载断裂的极限弯拉系。路面损坏的过程是随着累计轴载数的增加而逐步发展应力与受多次加载后达到同样断裂所施加的疲劳应力之间的。通常可以通过长期观测，建立起累计轴载数Ⅳ与路面的比

6、值与加载的次数之间存在如下相关关系损坏阶段的统计数学模型。不同等级公路，如高速公路、一级公路，所容许出现的破坏阶段特征是不一样的，当路面表：K(1)R面特性(如平整度、抗滑性能、车辙深度等)超出规定的界式中：为路面结构材料的极限抗拉强度，MPa，由实验室按限，影响安全或行车质量，即使路面表面破坏尚未达到严重标准试验方法测得；为路面结构材料的容许拉应力，即该程度，即认为路面已达到极限状态，因此路面设计使用期内材料能承受设计年限次加载的疲劳弯拉应力，MPa；K为能够承受的与极限状态所对应的路表弯沉值与通过的累计抗拉强度结构系数。根据结构层材料不同，按

7、以下公式计算轴载次数在该极限破坏阶段达到了平衡。对于等级略低的K=0．09／A(沥青混凝土面层)(2a)公路，通常不以路面使用品质作为设计使用期末的极限状K=0．35“／,4(无机结合料稳定集料)(2b)态，而是以某一种路面结构性破坏作为极限状态，所对应的K=0．45“／A(无机结合料稳定细粒土)(2c)路表弯沉就可以大一些。由此可以确定路面结构在经受设计使用期累计通行标准轴载次数后，路面状况优于各级公路K=0．25／A(c贫混凝土)(2d)将式(1)变换成式(3)即可得到弯拉应力设计控制指标极限状态标准时，所必须具有的路表回弹弯沉值，即设计弯沉

8、值。容许拉应力用路表弯沉作为设计指标能够从总体结构与宏观性能方面控制路面结构在设计年限内正常工作，但是弯沉指标却卺(3)不可能表征路面结