我国沥青路面设计方法与美国AASHTO设计方法的对比

文章论述了我国沥青路面设计方法存在的一些问题,并通过与美国AASHTO设计方法的对比,研究我国沥青路面设计方法的改进与完善。     

AASHTO法中土基模量取值对沥青路面的影响

为了考虑一年中季节含水量(含水质量分数)变化对土基强度的影响,保证土基强度设计取值的可靠性,在美国AASHTO沥青路面设计方法中采用有效回弹模量作为土基强度设计值.通过分析不同土基设计强度取值对沥青路面设计弯沉值、路面结构设计厚度及所能承受的交通荷载的影响,提出用有效回弹模量代替最不利季节模量作为土基强度设计值.研究结果表明,考虑季节变化的有效回弹模量值作为土基强度的设计取值,能够保证路面的整体结构强度,降低成本,使设计取值更具有合理性.     

我国沥青路面设计体系与AASHTO设计体系的比较

柔性路面设计，世界各国有各式各样的设计方法，这些设计方法都是在考虑交通、路基、材料特性、环境条件等因素的条件下进行路面设计，路面设计方法的发展是随着交通的发展与路面的种类而改变。本文通过介绍比较我国沥青路面设计方法和目前世界上应用较多的AASHTO法，在综合分析这两种柔性路面设计方法的基础上，对我国柔性路面设计方法的改进提出一些建议。     

基于有效模量的沥青路面加铺层设计方法

中国沥青路面加铺设计方法单纯采用旧路面的弯沉作为设计指标,无法指导路面病害较为严重时所需要进行的路面加铺设计。参考AASHTO设计方法中旧沥青路面层系数的建议值,根据模量和层系数的关系,确定了半刚性基层沥青路面结构层的有效模量建议值,并结合中国沥青路面设计方法,提出基于结构层有效模量的半刚性基层沥青路面加铺层设计方法。通过沥青路面加铺设计实例,根据路面病害状况确定了各结构层的有效模量,得到加铺层厚度为10cm。结果表明：该方法设计结果与美国AI法结果基本一致,略低于AASHTO设计结果;避免了当路面代表弯沉值较小时,按现行规范无法进行加铺的情况。     

低速与变速动载作用下沥青路面动力响应

为分析低速、变速车辆动载对沥青路面结构的影响,利用室内动态模量实验结合时温等效原理确定几种路面沥青材料的动态模量主曲线;通过调查和计算得到车辆在不同变速条件下的荷载作用方式;建立车辆连续变速条件下路面材料动态模量的变化规律;利用三维有限元模型分析不同车速和速度变化对沥青路面力学响应的影响,比较采用动态模量和抗压回弹模量的计算结果。实验结果表明:动态模量能较好地反映车辆荷载作用下的路面材料力学性能,较低车速更易导致路面结构的疲劳损伤,而车辆加速度的增加使结构面层内剪应力峰值增长较大,易导致车辙、拥包等剪切破坏。     

公路隧道复合式沥青路面结构设计方法

建立了公路隧道复合式沥青路面结构的三维有限元分析模型,对单轴双轮轴载作用下的隧道复合式沥青路面结构接缝处沥青混凝土层内部和界面处应力进行了分析比较,确定偏载为最不利加载位置,提炼出关键的设计指标:纵缝边缘加载位中心对应的沥青混凝土层底水平拉应力和接缝处沥青混凝土层顶面竖向剪应力.利用多元非线性回归技术对分析结果进行整理,得出了高强度基岩下的应力回归公式,并通过工程实例阐明了公路隧道复合式路面结构沥青混凝土层厚度设计计算步骤.     

关于沥青路面结构设计的探讨

一、概述随着公路建设的发展,沥青路面已成为我国公路路面的一种重要型式。但是由于忽视了结构设计,在已建成的沥青路面中,沥青路面不同程度地出现早期破坏现象,路面达不到《公路柔性路面设计规范》     

考虑温湿度作用的粒料基层沥青路面结构非线性力学行为

为了研究温湿度作用下道路结构非线性力学行为,基于长期性能观测构建粒料基层沥青路面的温湿度组合,建立综合考虑应力和湿度影响的粒料非线性回弹模量模型,考察2个沥青层厚度和2个荷载水平,利用有限元开展沥青路面粒料层和土基非线性结构力学行为分析,基于Miner’s损伤法则,计算基于沥青层底拉应变和土基顶部压应变的疲劳寿命。研究结果表明：采用考虑湿度调整的Uzan三参数模型能够较好地表征在役沥青路面粒料层和土基的非线性力学行为;非线性路面结构分析与现有线弹性路面结构计算相比,沥青层底拉应变和土基顶部压应变大小及其对温湿度变化的敏感程度均存在显著差异,结构寿命也相差较大,温湿度对道路结构力学行为的影响不容忽视;增加荷载和减小沥青面层厚度均会增加沥青路面结构响应、降低使用寿命,但是二者的影响机理不同;粒料应力硬化特性能在一定程度上缓解高应力水平下的沥青层底受拉。     

沥青路面现场热再生技术适用性研究

本文分析了沥青路面现场热再生工艺的适用条件,道路设计过程中,判断是否适合采用现场热再生技术以及采用何种热再生技术(表面再生、复拌、加铺)的工作流程。首先,从道路交通状况和结构信息(弯沉值)对未来使用期内的道路的结构承载能力能否满足要求进行分析,给出了交通状况和结构强度的组合判断关系。对于可以适当补强和满足强度要求的道路进行道路历史信息及路面损坏状况的进一步分析,判断其是否适合采用热再生技术以及适合采用何种热再生技术(表面再生、复拌、加铺)。     

超薄水泥混凝土路面结构设计方法

超薄水泥混凝土(Ultra ThinWhitetopping,简称UTW)路面由于其板厚和平面尺寸的特殊性,尚无一套适宜的路面结构设计方法。在对UTW路面结构荷载应力和温度应力利用有限元法进行计算分析的基础上,提出了UTW路面结构设计方法。采用贝克曼梁或落锤式弯沉仪(FallingWeightDeflectometer,简称FWD),测定旧沥青路面表面回弹弯沉,计算综合回弹模量,来评价旧沥青路面承载能力,并推荐控制标准值为当量回弹模量宜大于188MPa。路面板的疲劳断裂是UTW路面的主要破坏模式,据此提出以控制行车荷载反复作用在板内所产生的荷载疲劳应力不大于混凝土弯拉强度作为路面板厚度设计的标准。确定了结构设计参数及路面板厚度计算方法。     

半刚性基层沥青路面结构特性分析

针对高速公路半刚性基层沥青路面的早期损坏,从路面结构层层间状态、路面抗裂、路面荷载特性、路面耐水性、路面养护特性等5方面分析了半刚性基层沥青路面结构特点,提出防止路面早期损坏的措施。     

军用机场沥青混凝土道面结构设计指标确定

根据机场荷载和交通量特点,基于对沥青道面损坏形式和原因的分析,提出进行设计控制的指标;针对军用机场沥青道面的典型荷载和典型结构对指标进行大量计算分析,指出对沥青道面的性能要求主要是强度而不是变形,结构设计以半刚性基层、底基层的拉应力为主要设计指标,面层拉应力和剪应力作为一定条件下的验算指标。     

沥青混凝土路面结构设计探讨

从沥青路面结构层应力、弯沉、抗车辙性能、材料尺寸等几个方面讨论了路面结构设计，并根据西南某高速公路交通调查数据，进行了路面结构设计尝试。     

沥青路面温度应力影响因素研究综述

综述了沥青路面温度应力影响因素的发展现状,总结了环境、路面结构以及材料因素对路面温度应力的影响规律,并对其敏感性进行定性分析总结.研究表明:与温度应力变化趋势正相关的因素有初始温度、降温速率、温差、路面宽度、面层模量、基层模量、面层&基层模量比值、基层&地基模量比值以及裂缝深度;与温度应力变化趋势负相关的因素有日平均温...     

沥青路面全寿命结构设计方法概述

针对目前国内外有关沥青路面结构设计方法的不足,提出了一种新的基于使用性能和寿命周期费用分析的、包括新建和改建沥青路面结构设计在内的全寿命沥青路面结构厚度优化设计方法,并分别从设计思想、设计标准、设计方程及流程、考虑的因素和寿命周期费用分析等几方面进行了阐述。     

军用机场沥青混凝土道面典型结构

不同等级机场选用其代表飞机作为设计飞机,把土基强度划分3个等级。通过对我国高等级公路面层、基层和底基层组成材料的模量值和强度实测值进行了大量的统计分析,得到了典型结构设计参数的取值范围。抗拉强度结构系数Ks采用固定值。按照《军用机场沥青混凝土道面技术规范》所规定的方法,计算出各级机场沥青道面的典型结构。     

面向货车编队的水泥混凝土路面结构拓扑优化设计及验证

货车编队的渠化交通荷载对路面结构提出了高承载力及精细化设计需求。结合拓扑优化理论,基于变密度法、拓扑梯度法与移动渐近线法,提出了面向水泥混凝土路面的结构拓扑优化算法;分析货车编队轮迹偏移特征,利用数值计算设计了面向货车编队的水泥混凝土路面拓扑优化原型结构;从力学性能角度通过室内缩尺试验探究了拓扑优化原型结构的合理性。结果表明,对于轮迹零偏移和15 cm偏移范围的两种荷载分布,拓扑优化原型结构最大疲劳应力分别为传统结构的45.0%和37.5%,同时其质量分别为传统结构的34.3%和30.5%;试验测得的拓扑优化原型结构的最大疲劳应力与理论计算值相近,且相较于传统结构,其极限承载力提升了18.3%,证明了设计方法的有效性。     

耐久性再生集料半刚性基层沥青路面三阶段结构设计

再生集料半刚性基层沥青路面在重复荷载及环境因素影响作用下,经历整体、板体、块体和散体的复杂状态。提出了基于三阶段设计方法的耐久性再生集料半刚性基层沥青路面结构设计,并进行了相关的计算分析。结果表明,三阶段结构设计更能体现再生集料半刚性基层沥青路面结构层在不同阶段对应的路面寿命。分阶段选用的材料参数与实际路面结构层材料的工作状态基本吻合,设计的路面结构使用状况比现行采用弯沉值作为唯一设计参数设计的路面结构更符合现实,更能准确地反映了路面结构状态的发展过程。     

透水沥青路面清孔设备参数优化

通过两种设备模拟透水沥青路面清孔设备中高压喷水及负压抽吸的功能,并设计了路面清孔设备运行的模拟方法;采用四因素三水平正交试验,以渗水系数恢复率、肯塔堡飞散损失及大型平板飞散损失为评价指标,得出不同设备参数下清孔的效果及其对混合料性能的影响,以此确定路面清孔最佳方案;将最佳方案应用于试验路上,评价其现场清孔效果。结果表明：喷头水压对试验结果影响最大,出水角度和负压抽吸功率其次,且二者较为接近,冲洗次数影响最小;最佳参数组合为喷头水压15 MPa、入水角度45°、冲洗次数2次、回收功率4 800 W;对堵塞的透水沥青试验路清孔后,路面的渗水系数有较大提升,可恢复至满足规范要求,说明提出的清孔方案可有效恢复路面的渗水性能。     

路基回弹模量衰减对公路沥青路面厚度设计的影响

针对使用中存在的路基回弹模量衰减问题,应用《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)和弹性多层体系理论研究了设计年限内路基回弹模量衰减对公路沥青路面厚度设计的影响.实例计算结果表明:当路基回弹模量衰减超过20%时,所设计的沥青路面厚度已小于使用要求的限度.研究成果可供考虑路基回弹模量衰减的公路沥青路面厚度设计时参考.