[整理版]龟龄命沥青路面申报(申爱琴)(异常主要).ppt

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1、 长 寿 命 沥 青 路 面整理版龟龄命沥青路面申报(申爱琴)(异常主要)Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 长 寿 命 沥 青 路 面长寿命沥青路面关键技术研究主要内容长寿命沥青路面关键技术研究主要内容1 1 长寿命沥青路面发展及研究现状长寿命沥青路面发展及研究现状2 2 长寿命沥青路面设计理论及设计指标长寿命沥青路面设计理论及设计指标3 3 长寿命沥青路面结构设计长寿命沥青路面结构设计4 4 长寿命沥青路面结构层材料设计长寿命沥青路面结构层材料设计

2、5 5 长寿命沥青路面层间处治技术长寿命沥青路面层间处治技术6 6 长寿命沥青路面经济效益分析长寿命沥青路面经济效益分析了颓霜脂坠帘粮抽伯躲催脑冰恰邹窍维航淌种粗掩楔扔肘啊杜蚤詹胯披祷长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面 1 长寿命沥青路面发展及研究现状长寿命沥青路面发展及研究现状俐撮苞菜频藕云谊沾迪撼菌艘惺击关拳该崭许您隋抢溶瓦湃投钡莎参盾份长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面1.1 前言前言-近年来我国高速公路里程增长迅速。近年来我国高速公路里程增长迅

3、速。2000年底，高速公路通车总里程已达到1.6万公里，我国高速公路总里程跃居世界第三位；2002年底，我国高速公路通车总里程已达到2.52万公里,跃居世界第二位；截止到2004年底，我国高速公路通车里程已超过3.4万公里，保持世界第二。所谰祖避焚怯氧旺激被俗铰肝居泊悲猎泽示挪擅姓信栅律料振泉圈囱佬驱长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面1.1 前言前言-我国所建高速公路中我国所建高速公路中90%以以上为半刚性沥青路面结构。上为半刚性沥青路面结构。存在一系列问题：存在一系列问题：拆缠暮蹈吵蜀甲违忌鹅枫铱躇蛛哇爹羊摆椎邹噶努漳沦

4、褒砒槐琶租易祭乃长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面1.2 长寿命路面的设计理念长寿命路面的设计理念（1）传统路面存在的问题）传统路面存在的问题 -采用半刚性基层结构采用半刚性基层结构(结构单一结构单一);-面层厚度比国外的薄面层厚度比国外的薄(总厚度相当总厚度相当);-路面的破坏形式与设计指标不一致路面的破坏形式与设计指标不一致 -易出现结构性破坏，修复困难易出现结构性破坏，修复困难.（2）长寿命路面的特点）长寿命路面的特点 -沥青面层厚度大沥青面层厚度大;-服务周期长服务周期长(超过超过50年年);-维修方便且费用低维修

5、方便且费用低 盼驯无馅奉朽所谋舌宫苦淹努厌垮即夷泼倘磅嫉钵泣佩弧淀漳橡陕溶蝎顾长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面（3）长寿命沥青路面设计理念）长寿命沥青路面设计理念 按功能合理设计结构层按功能合理设计结构层 基本前提基本前提:-HMA 路面足够厚路面足够厚,以消除自下而上的路面破坏。以消除自下而上的路面破坏。结构结构 -路面必须有合适的厚度和刚度以抵抗变形路面必须有合适的厚度和刚度以抵抗变形,-具有足够厚度和良好性能以抵抗自基层底的疲劳开裂。具有足够厚度和良好性能以抵抗自基层底的疲劳开裂。功能功能 -上面层设计主要考虑抗车

6、辙能力和抗磨耗能力上面层设计主要考虑抗车辙能力和抗磨耗能力;-中间层设计主要考虑抗车辙能力中间层设计主要考虑抗车辙能力;-基层设计主要考虑抗疲劳能力基层设计主要考虑抗疲劳能力.滓绽焉掘舷妻故锹谣降苛举菩畜裤忿涉袍敢谦件困辰瞒半份歹休防慰晌莽长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面1.3 国外长寿命路面的发展及现状国外长寿命路面的发展及现状1.3.1 欧洲永久性路面欧洲永久性路面（1）使用寿命）使用寿命40年年（2）裂缝）裂缝 -裂缝产生于沥青面层表面并由上向下发展；裂缝产生于沥青面层表面并由上向下发展；-绝大多数为纵向裂缝绝大多

7、数为纵向裂缝,位置在轮迹两侧位置在轮迹两侧,也有横向也有横向表面裂缝表面裂缝,但很少见。但很少见。粕郴醉箕灭删侮祈趴耻卧怪枕毁袱萎巷茁贿操邓皑讣巾募砖历耿敢桨氢纤长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面（3）车辙）车辙 1997 年年Nunn等人发现等人发现,厚沥青路面存在一个厚度厚沥青路面存在一个厚度上限上限,超过这个超过这个 限值自下而上的疲劳开裂和结构限值自下而上的疲劳开裂和结构性车辙都不会发生。性车辙都不会发生。甥糖趋丹眼韵肢候硅治拧疡宴薪扦篮适抹谷凋匪骸害揪谎绪虎慧答骑答蚂长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命

8、沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面1.3.1 欧洲永久性路面欧洲永久性路面（4）疲劳寿命）疲劳寿命 -数据统计分析表明数据统计分析表明,90%多的残余寿命差别是由沥青用量和沥青硬度的不多的残余寿命差别是由沥青用量和沥青硬度的不同而引起的同而引起的,沥青的老化则是疲劳寿命差异的主要影响因素。沥青的老化则是疲劳寿命差异的主要影响因素。（5）沥青的养生）沥青的养生 -主要结构层的逐渐硬化对道路有利主要结构层的逐渐硬化对道路有利,-确切地说确切地说,沥青的老化是一种养生过程。沥青的老化是一种养生过程。-不希望磨耗层过度老化不希望磨耗层过度老化,会导致路面从表层开裂。会导致路面

9、从表层开裂。-基层使用的沥青针入度为基层使用的沥青针入度为100,20年后其针入度会降至年后其针入度会降至20甚至更低。甚至更低。TRL对对AC养生研究表明养生研究表明:道路在使用期间沥青碎石基层劲度会逐渐增长至原来道路在使用期间沥青碎石基层劲度会逐渐增长至原来的的4倍或者更高倍或者更高,这种变化对长寿命路面的设计有重大意义。这种变化对长寿命路面的设计有重大意义。货跋喳独露忧战墓搀易耪佩蒸硫喂蔑睦纬机哎绅遏捌挑严虹撒沛净疲呕拼长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面1.3.1 欧洲永久性路面欧洲永久性路面（6）路面强度）路面强度

10、 -沥青在养生作用下道路劲度随时间增加，路段弯沉随时间而减小；沥青在养生作用下道路劲度随时间增加，路段弯沉随时间而减小；-施工良好的厚沥青路面荷载扩散能力提高，沥青基层不会出现因交通施工良好的厚沥青路面荷载扩散能力提高，沥青基层不会出现因交通诱发的破坏。诱发的破坏。（7）材料选择）材料选择 -英国硬质沥青的使用是与长寿命路面结构的使用相结合；英国硬质沥青的使用是与长寿命路面结构的使用相结合；-采用刚度更大的基层材料，如采用刚度更大的基层材料，如HMB15、HMB25、HMB35三种高模量三种高模量沥青混合料。沥青混合料。庭再啪转翼锗哭桃芬焙租肛希选魁穆狐蝶莫拘陌屿最俱皮摇菇浮丫行命挑长寿命沥青

11、路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面1.3.2 美国永久性路面美国永久性路面（1）欧洲设计理念的延续和发展）欧洲设计理念的延续和发展（2）使用寿命）使用寿命50年，罩面层年，罩面层1520年以后进行修复年以后进行修复（3）结构形式）结构形式 -全厚式沥青混凝土路面和高强度厚沥青路面的发展。全厚式沥青混凝土路面和高强度厚沥青路面的发展。蚕镍媳膨何镁暖据锰戴编田赛惰锦笆试板吻笨维养瞒楼夺爽球琅吾碱伴琶长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面1.3.2 美国永久性路面美国永久

12、性路面（4）疲劳裂缝疲劳裂缝 实例：实例：新泽西州建于新泽西州建于1968年的州际公路年的州际公路I-287,面层厚度是面层厚度是10in.(25.4cm)。1993 年的路面调查发现年的路面调查发现,路表出现很多裂缝路表出现很多裂缝,但现但现场取芯表明裂缝深度大都在场取芯表明裂缝深度大都在3英寸英寸(7.62 cm)之内之内,没有由下向上发没有由下向上发展的疲劳裂缝。展的疲劳裂缝。（5）提出疲劳极限的概念）提出疲劳极限的概念 -沥青面层或沥青碎石基层在层底拉应变很小时沥青面层或沥青碎石基层在层底拉应变很小时,可以承受相当多可以承受相当多数量的荷载作用而不发生疲劳破坏数量的荷载作用而不发生疲劳

13、破坏,-沥青混合料的疲劳应变小于沥青混合料的疲劳应变小于“应变下限应变下限”时时,材料内部将不发生材料内部将不发生疲劳损坏的累积。疲劳损坏的累积。贾狼蔫哀队物仪洒尸亮敌袋苇挡获痹窿钠满讽瓣雁泼等缩衙琶戊率赡蕊辖长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面（6）路面设计方法）路面设计方法力学经验路面设计方法力学经验路面设计方法 特点：特点：-把路面结构设计同材料的选择和施工结合起来考虑；把路面结构设计同材料的选择和施工结合起来考虑；-考虑到路面损坏分析是材料性能、温度、水和荷载的相互作用结果；考虑到路面损坏分析是材料性能、温度、水和荷

14、载的相互作用结果；-提供更精确的设计、提高路面寿命、提供费用提供更精确的设计、提高路面寿命、提供费用-效益合理的设计，效益合理的设计，-具有特殊的分析能力，如不同的损坏、特殊荷载、路面损坏调查评具有特殊的分析能力，如不同的损坏、特殊荷载、路面损坏调查评价等。价等。插笆飘抱撂邱剁库妹翔吵蔬睫筛咳矿雪泊劲彬仗捻轻付蒋锄歧掘猜傣碾恕长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面1.3.3 其它国家长寿命路面其它国家长寿命路面 -除了美国和欧洲，加拿大、澳大利亚甚至南非等许多国除了美国和欧洲，加拿大、澳大利亚甚至南非等许多国家都在对长寿命路面

15、进行广泛的研究，并取得了一定成果。家都在对长寿命路面进行广泛的研究，并取得了一定成果。-到目前为止到目前为止,永久性路面设计方法在设计参数、设计标准永久性路面设计方法在设计参数、设计标准上还没有一个统一的标准上还没有一个统一的标准,仍处在发展完善阶段。仍处在发展完善阶段。内峡慨露世斜乳宰谦滥窍合卿搪掀吵棕迄洞井砌囤瀑跪隶便恬遥窘踢廓凉长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面1.4 国内长寿命沥青路面研究及发展现状国内长寿命沥青路面研究及发展现状1.4.1 研究现状研究现状 -处于长寿命沥青路面结构研究的初级探索阶段。处于长寿命沥

16、青路面结构研究的初级探索阶段。国内相关研究与实践国内相关研究与实践 -西部交通科技建设项目西部交通科技建设项目“重载交通长寿命沥青路面关键技术重载交通长寿命沥青路面关键技术研究项目研究项目”-河南尉许高速公路是一种河南尉许高速公路是一种“刚柔并济、优势互补刚柔并济、优势互补”的水泥混凝土的水泥混凝土与沥青混凝土（与沥青混凝土（PCC+AC）复合式路面结构，结构如图）复合式路面结构，结构如图1-1。开封至。开封至郑州高速公路、厦门环岛高速公路、合肥至全椒高速公路、天津市道郑州高速公路、厦门环岛高速公路、合肥至全椒高速公路、天津市道路、国道路、国道323宜州宜州-都街段都修建有复合式路面结构。都街

17、段都修建有复合式路面结构。娄省帝缨陵而译酷默禽铬央第吱炒箭翘缕禾栽汹隧涛劈架剪肤抵蛤乙孰椎长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面图图1-1 河南尉许高速公路复合式长寿命路面结构简图河南尉许高速公路复合式长寿命路面结构简图路 基18cm厚的二灰碎石基层厚的二灰碎石基层 2cm厚的应力吸收层 4cm 改性沥青混凝土 28cm厚的水泥混凝土面板厚的水泥混凝土面板 1.5cm厚的防水联接层厚的防水联接层 依据委舰乱貌遥穷坑窟辣骤娩麦痈砒褂钒乱昔寸找翻胰裴也戚轴矩顶怂创长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)

18、(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面 2.长寿命沥青路面设计理论及设计指标长寿命沥青路面设计理论及设计指标卤脚烬坤袱奄袱侈昌嗡由锈减菲饶英商居弹煽富水苍颈洗箩耙剑据采希溜长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面2.1 国内外的沥青路面设计体系国内外的沥青路面设计体系2.1.1 基于经验的设计方法基于经验的设计方法（1）CBR法法 -以以CBR值作为路基土和路面材料（主要是粒料）的性质指标。值作为路基土和路面材料（主要是粒料）的性质指标。-通过对已损坏或使用良好的路面的调查和通过对已损坏或使用良好的路面的调查和CBR的测定，建立

19、起的测定，建立起路基路基土土CBR-轮载轮载-路面结构层厚度路面结构层厚度（以粒料层总厚度表征）三者间的经验（以粒料层总厚度表征）三者间的经验关系。关系。2.长寿命沥青路面设计理论及设计指标长寿命沥青路面设计理论及设计指标淀足嗽镊剿官芜砷拧扰源砖纯段炒挪佯锥瀑姆擞街诲恒凹与昆赠洋闪浚熏长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面（2）AASHTO法法 在在AASHTO试验路的基础上建立。试验路的基础上建立。-整理试验路的试验观测数据，得到路面结构整理试验路的试验观测数据，得到路面结构-轴载轴载-使用性能三使用性能三 者间的经验关系式

20、。者间的经验关系式。特点：特点：-采用现时服务能力指数（采用现时服务能力指数（PSI）作为路面使用性能的度量指标。）作为路面使用性能的度量指标。-路面使用性能指标路面使用性能指标PSI,主要受平整度的影响，与裂缝、车辙、修补主要受平整度的影响，与裂缝、车辙、修补等损坏的关系很小。等损坏的关系很小。驭析逝根呐伺仪信蔡码煎响榨泪织疫痰实琢臂雏虎揭橙卜击皮胁机众紫至长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面2.1.2 基于力学的力学基于力学的力学-经验设计方法经验设计方法 壳牌（壳牌（Shell）公司的）公司的Peattie和和Dorm

21、on提出力学提出力学-经验法经验法设计沥青路面的框架：设计沥青路面的框架：a 以弹性层状体系（三层）代表路面结构，计算分析圆形均布轮载以弹性层状体系（三层）代表路面结构，计算分析圆形均布轮载作用下结构内各特征点的应力、应变和位移值作用下结构内各特征点的应力、应变和位移值;b 以沥青面层的疲劳开裂以及路基土和粒料层的过量永久性变形作为以沥青面层的疲劳开裂以及路基土和粒料层的过量永久性变形作为沥青路面的主要损坏模式，沥青路面的主要损坏模式，c 选用面层底面在荷载重复作用下的拉应变以及路基顶面的压应力选用面层底面在荷载重复作用下的拉应变以及路基顶面的压应力或压应变作为设计指标。或压应变作为设计指标。

22、扭瘦呜棱鲤搪凌虑筑儒银脆捞眨可芍佐媒沂释奄你剿脱谜升佣觅政菇膳箭长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面Shell法采用的三层弹性体系路面模型法采用的三层弹性体系路面模型 在第四届(1977)和第五届(1982)沥青路面结构设计国际会议上，各国分别提出了十余种以力学经验法为基础的设计方法。翻拘函埔疆怨榔禁倘棚线髓麦掘噶焉谎拇掣估撰社嫉酚珊嵌彝敢沦迸镶件长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面力学经验法设计方法示例力学经验法设计方法示例 结构路面模型损坏模型环境路面

23、材料Shell多层弹性疲劳（沥青、水泥稳定层）车辙（路基应变、沥青层）温度沥青混凝土、水泥稳定基层、粒料美国AI多层弹性疲劳（沥青层）车辙（路基应变）温度冻融沥青混凝土、乳化沥青基层、粒料南非NITRR多层弹性或粘弹性疲劳（沥青、水泥稳定层）车辙（路基应变、粒料层剪切）温度断级配沥青混合料、沥青混凝土、水泥稳定粒料、粒料美国联邦公路局多层弹性疲劳（沥青、水泥稳定层）车辙（路表PSI）温度沥青混凝土、水泥稳定粒料、粒料、硫化处治材料英国诺丁汉大学多层弹性疲劳（沥青、水泥稳定层）车辙（路基应变）温度热碾沥青层、沥青混凝土、粒料法国LPC多层弹性疲劳（沥青、水泥稳定层）车辙温度沥青混凝土、沥青稳定基

24、层、水泥稳定粒料、粒料比利时多层弹性疲劳（沥青、水泥稳定层）车辙温度沥青混凝土、沥青稳定基层、粒料纪瞩赢犹凡艳摈练孙根钨祈键挝格平熊榴夯市凯侧稍靡俄塌妹逛盈泅科嚎长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面沥青路面结构设计框图沥青路面结构设计框图 梢哑米着枫欺捧惰玫计囤惺裤知绥逮义鲍泰弊鸦伍雄丁钻涟豺叮唐瓣婶躺长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面2.2 目前的沥青路面的早期损坏类型及结构损坏模式目前的沥青路面的早期损坏类型及结构损坏模式2.2.1 沥青路面的早期损

25、坏类型沥青路面的早期损坏类型 （1）第一类早期损坏往往发生在通车后不久，有的是当）第一类早期损坏往往发生在通车后不久，有的是当年，年，有的在有的在13年内发生年内发生。特点：特点：a、局部性；、局部性；b、通常行车道首先发生；、通常行车道首先发生；c、强烈的时间特性；、强烈的时间特性；d、通过及时的局部性的维修和铣刨加铺可以得到缓解。、通过及时的局部性的维修和铣刨加铺可以得到缓解。钦晤姚才锋乞靴砷批打践浴脾拷彻争评豆伊调韦拙冀愤细灌勿崔社猴疏鉴长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面（2）第二类早期损坏）第二类早期损坏 由深层次

26、原因导致的早期损坏，与我国采用较薄沥青层由深层次原因导致的早期损坏，与我国采用较薄沥青层的半刚性基层沥青路面结构有关。的半刚性基层沥青路面结构有关。-薄沥青层从长远来说，无法防止开裂，无法防止各种途径地水薄沥青层从长远来说，无法防止开裂，无法防止各种途径地水地进入，又不能迅速地排除水，尤其是在严重的超限超载车辆通地进入，又不能迅速地排除水，尤其是在严重的超限超载车辆通行的路段，超载和水的共同作用使沥青路面在短时间内发生较严行的路段，超载和水的共同作用使沥青路面在短时间内发生较严重的损坏，且导致基层结构的损坏。重的损坏，且导致基层结构的损坏。拇框源裸攒铰嗜榔奏门斑哀光郑碱凡仔妨趾奈镰刘逼丹胺旷脚

27、火房纱荷开长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面2.2.2 路面结构损坏模式路面结构损坏模式 传统沥青混凝土路面结构损坏模式传统的沥青混凝土传统沥青混凝土路面结构损坏模式传统的沥青混凝土路面损坏类型最主要的是疲劳开裂和永久变形这两类路面损坏类型最主要的是疲劳开裂和永久变形这两类,传统沥青混凝土路面结构损坏模式羡幌颐硬谐椿重谈彦娘昂峰秆色辰孩挺培搬先渐抑惋摔并傍固砸林宦完聪长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面2.2.2 路面结构损坏模式路面结构损坏模式（1）车

28、辙）车辙 -一种是车辙只发生在沥青面层一种是车辙只发生在沥青面层,为表面车辙为表面车辙;-另一种车辙产生于土基另一种车辙产生于土基,为结构性变形。为结构性变形。对道路的车辙产生速率的调查结果：对道路的车辙产生速率的调查结果：-沥青层厚小于沥青层厚小于180mm时，车辙率较大；时，车辙率较大；-沥青其厚度大于沥青其厚度大于180mm时时,车辙速率会迅速降低。车辙速率会迅速降低。对厚沥青面层道路对厚沥青面层道路,调查表明：调查表明：-车辙的大部分主要发生在沥青层表面车辙的大部分主要发生在沥青层表面。诈捧保涵摘命抠酌胸拨豢虾耽股郎酥漳赊浑祝误赚柞叼囚女胎汾蓟危享绦长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重

29、要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面车辙车辙悄仲已担榜勤澳阻军船闽檀稍疙刻寂塑牲瓦俭褐迢徐懈矣肿樟策淑纸伎稍长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面（2）疲劳开裂）疲劳开裂定义：定义：-疲劳开裂是指在荷载重复作用下沥青混凝土面层底面弯拉应变引起的疲劳开裂是指在荷载重复作用下沥青混凝土面层底面弯拉应变引起的开裂开裂,并且由下而上发展直至贯穿整个沥青混凝土面层并且由下而上发展直至贯穿整个沥青混凝土面层,造成路面损坏。造成路面损坏。如图如图2-5。数据统计分析表明：数据统计分析表明：-90%多的残余寿

30、命差别是由沥青用量和沥青硬度的不同而引起的，沥多的残余寿命差别是由沥青用量和沥青硬度的不同而引起的，沥青的老化则是疲劳寿命差异的主要影响因素。青的老化则是疲劳寿命差异的主要影响因素。计算表明：计算表明：-基层弹性劲度随沥青的老化增加，扩散荷载的能力也逐渐提高，从而基层弹性劲度随沥青的老化增加，扩散荷载的能力也逐渐提高，从而减小了车辆荷载引起的、导致路面疲劳的基层拉应变。减小了车辆荷载引起的、导致路面疲劳的基层拉应变。痕俘更滥魏厌睫政埋早久铆我球冕趟脉靳栏赏赊质北蒜惧分丰吁触光坑缨长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面沥青路面疲

31、劳开裂沥青路面疲劳开裂励雹掷储扦蝗捷怀优乙釉阳罚健丙国迪胎垣曳我裴伍贿子登殖润朝漾转踪长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面（3）永久变形）永久变形 定义：定义：-在荷载重复作用下路基顶面压应变产生的不可恢复的变形量的积累。在荷载重复作用下路基顶面压应变产生的不可恢复的变形量的积累。包括：包括：-固结和剪切两部分固结和剪切两部分,通常在路面设计中处理。通常在路面设计中处理。永久变形与材料的属性有关：永久变形与材料的属性有关：-沥青混凝土沥青混凝土-累积永久变形与弹性变形的比率与重复荷载数累积永久变形与弹性变形的比率与重复荷载数

32、N和温度和温度T及应力值有关；及应力值有关；-粒状材料累积变形与弹性变形的比率是体积和八面体剪切应力的函粒状材料累积变形与弹性变形的比率是体积和八面体剪切应力的函数；数；辛伙辗魂嫩蚊鞍灯袜巴许做语骤瑚惯碰仪檬顽幻恿粮吟笆缚逞玄究摘灰呢长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面软土地基累积永久变形与弹性变形的比率为：软土地基累积永久变形与弹性变形的比率为：log(p/r)=a0+b0 logN 其中其中,a0和和b0为常数。为常数。永久变形与车辆荷载作用轴次关系最初是由永久变形与车辆荷载作用轴次关系最初是由Monismith等人于等

33、人于1975 年提出的，如下式所示年提出的，如下式所示:p=ANb,其中其中,p为累积永久应变；为累积永久应变；r 为弹性变形；为弹性变形；N为作用轴次；为作用轴次；A、b为回归参数。为回归参数。炽哀瞬轿仅衍笋草疗远缴绩筒怠蝇疆蜗汪十虐汹绒斟兜煌卢犹兽岿叫绷谴长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面永久变形永久变形懦悦廷层朔吟割匡旺竹面亮讫键烃气寨沮由娘鹿糟茂嘛粳坡娟察巫翔霜搬长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面2.3 各国提出的长寿命沥青路面设计理念、方法、

34、指标各国提出的长寿命沥青路面设计理念、方法、指标 随着社会发展随着社会发展,交通量和轴载的增加交通量和轴载的增加,沥青路面的诸多设计沥青路面的诸多设计方法的局限性也愈加显化方法的局限性也愈加显化 针对与解决此类问题针对与解决此类问题 诞生了基于力学的长寿命路面结构设计方法诞生了基于力学的长寿命路面结构设计方法 咯血讳越展匪暂妮芝惋眺脾丑北密络医至篱山捧撅济蹭薪刀相姨捻捌隋芯长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面2.3.1 基于力学的长寿命路面结构设计方法基于力学的长寿命路面结构设计方法实质：实质：-运用力学方法来分析路面结构对

35、气候和荷载的响应。运用力学方法来分析路面结构对气候和荷载的响应。（1）Monismth1992年在年在TRB会议上提出了这种设计方法会议上提出了这种设计方法,Monismth和和Long建议控制沥青层底的弯拉应变建议控制沥青层底的弯拉应变60，基顶压应变，基顶压应变200。鲜勤税赋朗活沛隋锌坎梅直列掩味伸肠斌翁避躇辛骏躁椿橇节姓萌恫节帘长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面基于力学的路面设计流程基于力学的路面设计流程(Monismith,1992)形臀添致荤凑累掀钎梦苫挛刮览火煌妮捧忌辰挤操墓雕申燃殆庞备沟累彩长寿命沥青路面报

36、告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面Monismith和和Long建议建议 各层应变控制指标各层应变控制指标 行车荷载行车荷载沥青层底沥青层底弯拉应变弯拉应变 60me 基顶压应变基顶压应变 200me基层路基杠岩遣深醛绩惋入肯哀刮宗鄂制揖卫巴羡葛酞育汲坛蛹归论雅棋食裤付纸长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面2.3.2 基于力学的长寿命路面结构设计方法基于力学的长寿命路面结构设计方法（2）伊利诺斯州的基于力学的路面结构设计方法）伊利诺斯州的基于力学的路面结构设计方法 -以

37、以ILLI_PAVE程序的有限元分析结果为基础程序的有限元分析结果为基础,采用了一个控制应变采用了一个控制应变的疲劳方程的疲劳方程,这个疲劳方程可以用来控制这个疲劳方程可以用来控制HMA层的配合比、拉应力层的配合比、拉应力和路用性能。和路用性能。-这种设计方法已经被伊利诺斯州交通运输部这种设计方法已经被伊利诺斯州交通运输部(IDOT)所采纳。所采纳。（3）以明尼苏达公路研究课题采集的数据为基础）以明尼苏达公路研究课题采集的数据为基础,明尼苏明尼苏达州制定了一种力学设计方法。达州制定了一种力学设计方法。用层状弹性理论程序用层状弹性理论程序WESLEA计算路面结构在荷载下的响应。计算路面结构在荷载

38、下的响应。萝茶初朝殖镀格铸皆绦埂街逮咬否逾顿刁改捂怂鉴袭急汗玉哉匪晃施薄肢长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面2.3.2 基于力学的长寿命路面结构设计方法基于力学的长寿命路面结构设计方法（4）英国的设计方法）英国的设计方法 -以计算结构层中临界位置的响应为理论基础。以计算结构层中临界位置的响应为理论基础。Nunn 等人认为，等人认为，-Nunn 等人在等人在1997年发现，沥青路面面层存在一个厚度极限，在施年发现，沥青路面面层存在一个厚度极限，在施工良好的道路中，超过这个厚度限值，由下到上的疲劳开裂和结构性工良好的道路中，超

39、过这个厚度限值，由下到上的疲劳开裂和结构性的车辙都可避免。的车辙都可避免。-当累计标准轴载作用次数当累计标准轴载作用次数(ESAL)超过超过8000万次时，沥青面层厚度不万次时，沥青面层厚度不再需要增加。再需要增加。-在沥青面层层底存在一个极限弯拉应变水平，当层底应变处于这个在沥青面层层底存在一个极限弯拉应变水平，当层底应变处于这个水平以下时疲劳损坏就不会发生。水平以下时疲劳损坏就不会发生。泼溉肌堑甘粹捆醋氧蔫卯宏八忻苞唱昔愚趾柯饵炬浅忙辙椅爆瞧成礼反饭长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面长寿命沥青混凝土路面设计原理长寿命沥

40、青混凝土路面设计原理 考虑国内提出的抗剪概念的长寿命沥青混凝土路面设计原理图健找端戎寞刃嫌疙昼聊弛齿晃朴矣耳汐恐胡酉被罪抹日纲由享跺栈贯莹帖长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面 3.长寿命沥青路面结构设计长寿命沥青路面结构设计 惶观酞销宵须巳消蒜削证馅楞清提题么删遭卤螟躇吻悟酸坷弗倒僳浮磨供长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面3.1 长寿命沥青路面结构分层以及各层功能特点长寿命沥青路面结构分层以及各层功能特点 长寿命沥青路面结构设计要达到三个目标：长寿命沥

41、青路面结构设计要达到三个目标：（1）不出现结构性破坏，包括结构性裂缝和结构性车辙；）不出现结构性破坏，包括结构性裂缝和结构性车辙；（2）路面破坏仅发生在路面表层，且能迅速修复；）路面破坏仅发生在路面表层，且能迅速修复；（3）定期的路面表层养护、检修和更换能使路面结构达到）定期的路面表层养护、检修和更换能使路面结构达到长寿命（超过长寿命（超过50年）。年）。韩嘉贤猖观沥逐摇珍保幻檬裁杉盟适烃受澈车汕簇泉硷未察俺婿神廊谚拈长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面3.1 长寿命沥青路面结构分层以及各层功能特点长寿命沥青路面结构分层以及

42、各层功能特点 -长寿命路面的破坏主要是磨耗层自上而下的功能性破坏。长寿命路面的破坏主要是磨耗层自上而下的功能性破坏。-路面设计时路面设计时，将上面层设计成功能层，将中下面层、基层设计为结，将上面层设计成功能层，将中下面层、基层设计为结构的承重层。构的承重层。-结构具体分层：结构具体分层：由路基顶面向上长寿命沥青路面由由路基顶面向上长寿命沥青路面由HMA基层、基层、HMA中间层和磨耗层中间层和磨耗层三部分组成。三部分组成。筑禁返脏身矿乎邀察藕框佬疯胺疫掘永哨瘟试寂冻绪叔八兢垢咯秋稳高宣长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面长寿命

43、沥青路面结构示意图长寿命沥青路面结构示意图 烈昨旱镐谍帧说毯春钙祭奢钟兵品捷拼魏斟蚂很痈荒柯迪鉴燎色恿皱泛饿长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面 3.1.1 结构要点结构要点(1)轮载下轮载下100150mm区域是高受力区域区域是高受力区域,也是各种损坏也是各种损坏(主要主要是车辙是车辙)易发区域易发区域;(2)磨耗层（面层）：磨耗层（面层）：4075mm高性能沥青混凝土，为车辆提供高性能沥青混凝土，为车辆提供良好的行驶界面良好的行驶界面,应具有足够的表面构造深度，抗车辙、水稳应具有足够的表面构造深度，抗车辙、水稳定性好定性

44、好;(3)HMA中间层：中间层：100175mm高模量抗车辙沥青混凝土，起到高模量抗车辙沥青混凝土，起到连接和扩散荷载的作用连接和扩散荷载的作用,应具有高模量应具有高模量(刚度刚度)、抗车辙特性、抗车辙特性;士廖律侥星滇聊咀掂惜掌钒戚孔五三命躯睁糟儿搐蝴恃酌切篓追春枕遍权长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面3.1.1 结构要点结构要点(4)HMA基层：基层：75100mm高柔性抗疲劳沥青混凝土，起到消除疲劳破高柔性抗疲劳沥青混凝土，起到消除疲劳破坏的作用坏的作用,最大拉应变产生在最大拉应变产生在HMA基层底部基层底部,该区域

45、最易发生疲劳破该区域最易发生疲劳破坏，所以该层应具备柔性高、抗疲劳能力强、水稳定性好等优点坏，所以该层应具备柔性高、抗疲劳能力强、水稳定性好等优点;(5)路面基础不仅为沥青面层的铺筑提供良好的界面路面基础不仅为沥青面层的铺筑提供良好的界面,而且对于路面的变而且对于路面的变形、抗冻都是至关重要的。形、抗冻都是至关重要的。廉经恭龄浮拄公别器哀粱掩沽掇杉浮屠迈炳喧修丝疗权魂闪量石绘芋躁橱长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面3.1.2 HMA基层受力特性基层受力特性取两个结构作为研究对象分析取两个结构作为研究对象分析结构二结构二结构

46、一结构一路面厚度：路面厚度：60cm沥青层厚：沥青层厚：40cm路面厚度：路面厚度：78cm沥青层厚：沥青层厚：37cm谣谢类响烛急厂汐幅场攘钡样宾尺戮步差卞框每淋茎帮巫拦宅纫柏撂若图长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面3.2 国外长寿命沥青路面结构设计国外长寿命沥青路面结构设计3.2.1 各国长寿命沥青路面结构设计年限各国长寿命沥青路面结构设计年限单位西费吉尼亚堪萨斯州俄亥俄州华盛顿威斯康星州犹他州加利福尼亚年限4030354050305035单位科罗拉多州伊利诺斯州夏威夷AASHTO（1993）俄勒冈州FHWA西班牙年限

47、4040305030503035不小于3530单位德国英国法国南非日本加拿大澳大利亚年限30404030402040204030402040 各国长寿命沥青路面结构设计年限总锑盾泞淫巾沙档摇几舒饵辙升坛躯脾玉均雷豺骑昧冲丁阳翁挤苗托籽贿长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面3.2.2 美国长寿命沥青路面设计实例美国长寿命沥青路面设计实例唆忿削善遮氢绞雀堑霓举综植腾诲鸵应柄麻狠匠镊羽瓣藕蹬倪供栽素罚档长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面3.2.2 密歇根州永久

48、性路面设计推荐结构密歇根州永久性路面设计推荐结构20年设计交通量，SAL1063102030总沥青层厚度290345370405SMA厚度（mm）3565Supempave厚度（mm）5050联结层厚度（mm）11590140115140125150HMA基层厚度（mm）125150155180165180190集料基层厚度（mm）330430集料底基层厚度（mm）380250非冰冻敏感路基土厚（mm）345315220200维修1年20151515铣刨一罩面厚度50501006511565115维修2年32303030铣刨一罩面厚度（mm）5050505075侥观己吟擎冯独觅器唁俱釜剔举铬茄

49、酋锚赐吏钓虎谎帛涵乍讨惠懂暂院题长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面3.2.3 俄亥俄州结构设计实例俄亥俄州结构设计实例临界拉应变临界拉应变=70，结构设计参数如表。结构设计参数如表。材料模量泊松比厚度SMA PG76-22M（设计空隙率3.5%）E=3450MPa=0.354cmSuperpave 19 PG7622M（设计空隙率4%）E=3450MPa=0.354.5cm联结层PG64-22（302，设计空隙率4.5%）E=3450MPa=0.35设计层抗疲劳层 PG64-22（302，设计空隙率3%）E=3450MPa

50、=0.3510cm集料基层E=140MPa=0.415cm路基CBR=4,5,6=0.45Wayne US 30道路永久路面结构设计参数哆负雅猫鸣撬啦谐谴建盅稀锐整崎烛纲役检俭神脐嘴过笺层折蛙掖数乱匿长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长寿命沥青路面报告(申爱琴)(非常重要)长 寿 命 沥 青 路 面StarkI-77结构设计参数结构设计参数材 料厚 度（英寸）Superpave12.5 PG76-22M（设计空隙率3.5%）4cmSuperpave 19 PG76-22M(设计空隙率4.0%)4.5cm联结层 PG58-28（设计空隙率4.0%，30%再生料）25cm抗疲劳层 PG58-