长寿命沥青路面沥青层材料容许拉应变预估.pdf

《长寿命沥青路面沥青层材料容许拉应变预估.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第6期（总第176期）No.6(SerialNo.176)2014年12月CHINAMUNICIPALENGINEERINGDec.2014DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2014.06.002长寿命沥青路面沥青层材料容许拉应变预估乔英娟[上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海200092]摘要：通过对沥青混合料疲劳寿命预测模型的分析，建立沥青层混合料容许拉应变与疲劳寿命的关系，给出材料拉应变容许值预估公式。对常用沥青混合料的拉应变容许值进行预估，分析结果表明，交通等级和路面厚度相同的条件下，沥青混合料有效含量高、空隙率小、级配偏细时的拉应

2、变容许值相对较大；反之较小。研究结果为长寿命沥青路面设计提供了计算参数。关键词：长寿命沥青路面；疲劳；容许拉应变；预估中图分类号：U416.217文献标志码：A文章编号：1004-4655(2014)06-0004-04随着交通量和交通荷载不断增大，沥青路面达1沥青混合料疲劳寿命预测模型不到设计年限就出现损坏，需进行大修。为提高沥预估沥青路面疲劳破坏已有40余年的历史，青路面的性能，延长沥青路面使用寿命、降低寿命世界上许多研究者提出沥青路面疲劳模型。这些模周期费用，长寿命沥青路面的研究工作应运而生。型的共同之处在于建立沥青路面沥青层层底拉应变长寿命沥青路面结构设计理念，是以

3、降低传统或拉应力与路面开裂时承受的累积荷载作用次数之的沥青层底开裂和避免结构性车辙为基础的。作间的关系。但不同模型考虑沥青性质、混合料参为沥青路面的关键控制指标，沥青混合料疲劳极数、环境参数等不同因素对沥青路面疲劳寿命的影[5]限对最终的路面厚度设计产生很大影响，需要得响。国外疲劳设计标准的关键是沥青层材料的疲到沥青层所受的层底弯拉应变和沥青层材料疲劳劳方程，虽然都是采用疲劳设计方法，但由于疲劳极限应变值，通过比较两者之间的大小确定结构试验方法的差异、温度等外在条件的不同，使用不[1~3]的实际寿命。同的设计单位的疲劳标准并不相同。所谓疲劳极限是指沥青混合料在低应变区域存1

4、.1沥青层疲劳开裂模型在一个理论上的弯拉应变临界点，当材料所受的弯疲劳开裂是沥青路面破坏的主要形式。已有研拉应变低于此值时，沥青混合料就不会产生疲劳损究认为，重复荷载引起拉应力和剪应力，开裂首先[4]伤破坏。沥青层混合料的疲劳极限应变理论上是出现在临界拉应变和拉应力发生处。临界拉应变的存在的，但求解相对困难，如何合理地确定沥青层大小和位置取决于路面的刚度以及荷载的构成。沥层底的疲劳控制指标，是进行经济、合理的设计长青层疲劳破坏通常是以拉应变和混合料刚度（模寿命沥青路面结构的关键前提。本文通过对沥青混量）为函数的模型。疲劳模型的常用数学关系为合料疲劳寿命预测模型的分析，建立沥

5、青层混合料容许拉应变与疲劳寿命的关系，给出容许拉应变预（1）估公式，对常用沥青混合料的拉应变值进行预估，式中：Nf为疲劳开裂重复作用次数，次；C为修正为长寿命沥青路面设计提供理论设计参数。系数；k1、k2、k3为试验回归系数；εt为临界位置收稿日期：2014-05-08拉应变；E为材料刚度（动态回弹模量），MPa。作者简介：乔英娟（1979—），女，高级工程师，博士，主典型的疲劳形式主要有2种：一种是从底部向要研究方向为路面工程。上发展的传统龟裂，龟裂是由沥青层底部的水平拉基金项目：上海市青年科技启明星计划（B类）资助应力发展形成的；另一种是从面层向下发展的表面（12QB1

6、404300）4乔英娟：长寿命沥青路面沥青层材料容许拉应变预估2014年第6期纵向开裂，这是由沥青层表面的拉应变发展形成的。首先通过试验实测材料的动态模量，根据材料的设由底部向上的疲劳开裂是由于沥青层底部产生较大计组合和体积指标以及路面设计时的累计当量轴的拉应力或拉应变。AASHTO2002路面设计方法采次，得到材料的容许拉应变预估值。[6]用美国沥青协会（AI）的疲劳开裂预测模型：2.1SMA-13、AC-20、AC-25的容许拉应变预估（2）选用表1中的几种沥青混合料：SMA-13、[8]AC-20、AC-25，采用式（5）计算其容许拉应变。（3）沥青混合料设计组成及体

7、积指标见表2。设定沥青路面中沥青层总厚度在15cm以上，累计当量轴式中：K'1为沥青层厚度的函数；M为沥青混合料次分几个等级，容许拉应变计算结果见表3。采用空隙率与有效沥青含量的函数；Em为20℃沥青混实测动态模量计算容许拉应变值，SMA-13的实测合料的回弹模量，MPa；vb为有效沥青含量，%；动态模量值为8253MPa，AC-20为10615MPa，va为空隙率，%。AC-25为10703MPa。最终疲劳破坏模型的确定还需考虑沥青层厚度；厚度较大时采用常应力模式，较小时采用常应表1沥青混合料级配设计通过率%混合