公路沥青混凝土路面使用性能综合分区技术的研究.pdf

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1、公路2014年8月第8期HIGHWAYAug．2014No．8文章编号：0451—0712(2014)08—0085—06中图分类号：U416．217文献标识码：B公路沥青混凝土路面使用性能综合分区技术的研究张敏江，董是(沈阳建筑大学土木工程学院沈阳市110168)摘要：综合考虑自然气候条件、路基土性质，对沥青混凝土路面使用性能综合分区进行研究，以此从宏观上研究沥青混凝土路面使用性能在区域上的衰变规律。以辽宁地区为例，采用聚类分析中的K—Means方法，综合考虑高温、低温、温差、夏季降水、冬季降水、土基回弹模量等因素，将辽宁分成5个综合区域。并依据多年的路面检测数据，对各个分区

2、的沥青混凝土路面使用性能衰变规律进行了分析。研究成果为沥青混凝土路面养护决策和管理提供科学依据。关键词：道路工程；沥青混凝土路面；使用性能分区；聚类分析；衰变规律目前，公路分区研究主要有：公路自然区划和沥1．1温度青混凝土路面使用性能气候分区。前者主要是针对沥青混凝土路面性能相关的温度特征参数有：7于公路路基设计，考虑公路路基土回弹模量、干湿程月平均最高气温、1月平均最低气温、平均温差。度l_】；后者主要是针对沥青及沥青混合料的使用性(1)高温与路面车辙的形成密切相关。随着气温的能，考虑施工地区的温度和降水Cz]。而针对公路养升高，沥青的强度降低，产生变形，不能恢复的部分护决策

3、，必须掌握地区路面性能衰变特征，考虑地区形成车辙，如果不及时维修，将加剧路况恶化，威胁温度、降水、路基土等相关的因素，确定衰变模型相行车安全，缩短沥青混凝土路面使用寿命。(2)低温关参数，从宏观上研究沥青混凝土路面性能衰变规是导致路面裂缝的重要原因，随着气温的降低，沥青律，对于养护方案决策、合理分配使用资金具有重要的黏滞度增高，变形能力降低，容易脆性破坏。若急意义。骤降温，会产生很大的温度应力，若累计温度应力超过沥青混合料的极限抗拉强度，路面就开裂。(3)温1分区考虑的因素差是路面产生病害的重要原因，随着地区年高低温我国不同地区自然条件(气候、地形、地貌、水文差或昼夜温差大，路

4、面长期反复的收缩膨胀，使内部地质条件)差异较大，自然条件与公路建设密切相的组织结构发生变化，引起沥青混凝土路面或基层关，各种因素对公路构造物产生的影响和造成的病收缩而产生裂缝，一般为横向裂缝。害也各不相同[3]。自然因素长期作用会引起路面非1．2降水交通荷载性质的破坏。在众多自然因素中，温度、湿沥青混凝土路面相关的降水特征参数有；年平度、路基条件是最主要的，它会引起路基路面材料形均降水量、夏季平均降水、冬季平均降水。降水是导状发生变化，从而引起道路损坏。根据影响公路性致沥青混凝土路面性能降低的主要自然因素之一。能的气候、地形、地貌、水文地质条件，公路区划按以(1)水的作用加剧了

5、路面结构的损坏，加速路面性能下3项原则进行划分：路面使用性能特征相似性的的衰变，缩短了道路的使用寿命。水损坏是目前沥原则；主导因素的原则；充分协调的原则。青混凝土路面早期病害中最常见也是破坏力最大的基金项目：国家自然科学学基金，项目编号51178278；辽宁省交通厅科技项目，项目编号201112收稿日期：2014～02—16公路2014年第8期一种病害。水损坏的主要破坏形式有：松散、龟网新计算每一个观测z到初始分类中心的距离，将裂、坑洞、唧浆、辙槽等。(2)自然降雨导致的雨水集每个观测和最近的凝聚点分为一组。均值计算聚在沥青混凝土路面凹槽、车辙等凹陷部位，在高速见式(1)。行车

6、状态下往往会形成动能很强的水动压，通常状一南况下，车速越快，水动压能量越高，强大水动压冲刷会破坏或击穿沥青混凝土路面结构，造成路面不(4)重复计算每个簇的平均值作为新的聚类中同程度的水破坏。(3)道路结构内部的孔隙水会心，若相邻的聚类中心没有变化，则样本调整结束，在冬季结冰。来自降水、地面水的渗透以及地下此时聚类准则函数E收敛。若不正确则需调整，全水，会导致冬季低温冻胀，春季冻融翻浆。冰雹、部调整后，再修改聚类中心，进入下一次迭代。如果降雪等冬季降水形式也对沥青混凝土路面的性能在一次迭代算法中，所有的样本被正确分类，则不会有调整，聚类中心也不会有任何变化，这标志着E产生不利的影

7、响，同时也在一定程度上影响路面耐久性。已经收敛，计算结束，收敛准则函数见式(2)。k1．3工程地质条件—E一∑∑Iz—zI。(2)不同自然区路基自身强度、稳定性、干湿程度i一1∈Ci式中：E为所有对象的平方误差的总和；z为空的不同，造成了路基承载力的差异、路表弯沉的差异、冻胀翻浆程度的差异。不同自然区公路地质间中的点，表示给定的数据对象；X是簇c的平灾害发育程度的差异，造成软土路基分布区路基均值一。的变形差异。公路路基条件对路面衰变的影响主要体现在：相似结构路面，相同交通量下，路面性3分区实