北京地区长寿命沥青路面结构设计研究.pdf

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1、器道路与交通工程Road&TrafficEngineering北京地区长寿命沥青路面结构设计研究李振1’2，杜晓明3，柳浩1．一，董雨明1,2王真1,2(1．北京市政路桥建材集团有限公司，北京100176；2．北京市市政路桥绿色建材工程技术研究中心，北京102600：3．北京市交通委员会路政局大兴公路分局，北京102600)摘要：通过对国外长寿命沥青路面设计方法的分析，初拟了北京市长寿命沥青路面结构组合与材料性质．对作为设计变量的路面荷载、土基模量以及材料参数进行了分析，验证了设计参数的可行性，并基于北京市的交通与气候条件．提出了北

2、京市长寿命沥青路面设计指标。通过对全寿命工程造价的分析认为，长寿命沥青路面虽然初期建设费用高．但全寿命周期费用却低于常规路面，因此可推广应用。关键词：道路；长寿命沥青路面；设计指标；结构组合；力学分析：寿命周期费用中图分类号：U416．2文献标志码：B文章编号：1009—7767(2016)02—0020—04OnLong-lifeSpanAsphaltPavementDesigninBeijingLiZhen，DuXiaoming，LiuHao，DongYuming，WangZhen近年来，国内外相关人士对长寿命路面进行了广泛研究

3、，积累了一定的经验。长寿命路面的理念为：在一定的使用年限内只要路面不发生结构性破坏。则只需要对路表面进行周期性的养护。长寿命路面对于消除早期损坏，提高路面的耐久性，延长其使用寿命具有积极的意义。长寿命路面可以实现全寿命周期条件路面结构的技术经济最优化，但是涉及结构与材料以及工艺等多重因素，因此对各个环节都提出了较高的要求【-之】。对于长寿命路面的概念表述，欧美国家各有不同。其中：欧洲提出“路面基层或基础不发生严重的结构性破坏，仅需表面功能的维护”；美国定义为“50年不产生结构性破坏，20年功能罩面维修”。可见，两者虽然在定义上有一定

4、差别，但都将路面结构寿命归结于结构安全寿命和使用功能寿命两方面【引。1国外长寿命路面设计指标欧美基于室内疲劳试验及现场疲劳试验确定了不同的设计方法，再根据这些方法进行道路设计。并经过几十年的使用路况仍然很好。长寿命沥青路面设计方法主要有Shell法、AI法、AASHT02002以及TRL法。不同设计方法下的路面疲劳寿命见表l。表l不同设计方法下的路面疲劳寿命由表1可知，国外取沥青层底拉应变为70x10-6和土基顶面压应变为200x10南的指标进行设计基本上能满足长寿命沥青路面的需求[4-51。2路面力学响应的影响因素分析为了对长寿命

5、路面进行研究，根据国内外相关研究的经验以及北京市的交通气候条件．笔者初拟了长寿命沥青路面结构组合与材料性质，见表2。20啼荭投求2016No．2(Mar．)V01．34表2初拟的长寿命路面结构组合与材料性质2．1路面荷载沥青路面发生早期破坏的原因是多方面的，但非常重要的一个因素就是路面设计对车辆超载、超限估计不足。我国现行的沥青路面设计方法以常规荷载为依据．加之路面材料的非线形性质，使现行的沥青路面设计方法仅适用于轴重小于13t的情况，当轴重大道路与交通工程器Road&TrafficEngineering于13t时．现行规范则并未提

6、及，如仍使用现行的沥青路面设计方法。将使工程设计存在盲目性【刚。为了研究荷载对路面力学响应的影响，分别选取100，110，120，130，140，150kN轴载作用于拟定的路面结构上，进行力学计算分析，计算结果见表3。由表3可以看出，在保持路面结构参数不变，只改表3轴载对沥青层底拉应变的影响分析变荷载的条件下，通过计算可知，荷载的变化对沥青层底拉应变以及土基顶面压应变影响较大。随着荷载由100kN逐步增大到150kN，对应的情况为：1)沥青层底拉应变依次为37．8×10_6，41．6×10_6，45．4x10西,48．2x10。6,

7、52．9x10巧．56．7x10巧．差值为18．9×10。6；2)土基顶面压应变依次为98．4x10。6，108．3xlO。6，118．2x10。6，128．0x10。6，137．9x10。6，147．7x10。6，差值为49．3x10石。随着荷载的逐渐增大．沥青层底拉应变与土基顶面压应变均有较大幅度的增长，给路面带来了不利影响。2．2土基模量许多沥青路面没有达到预期设计使用寿命就出现了早期破坏现象，究其根源有多方面的原因，其中路基强度不足是一重要的因素。许多路面设计指标和路面性能也都受土基状态的影响，如土基顶面的弯沉、压应变和内部

8、应力状态等lsl。为了研究荷载对路面力学响应的影响，在轴载为100kN的作用下．分别选取土基模量为60，70，80，90，100，l10，120MPa，在拟定的路面结构上进行力学计算分析，计算结果见表4。表4土基模量对沥青层底拉应变的