多指標(biāo)瀝青路面設(shè)計(jì)

1、多指標(biāo)瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法多指標(biāo)瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 研究成果介紹研究成果介紹 2012.51.1.技術(shù)方案技術(shù)方案2.2.路面結(jié)構(gòu)層組合方案和損壞類型路面結(jié)構(gòu)層組合方案和損壞類型3.3.使用性能標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)壽命和設(shè)計(jì)可靠度使用性能標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)壽命和設(shè)計(jì)可靠度 4.4.交通荷載作用交通荷載作用 5.5.環(huán)境因素影響環(huán)境因素影響 6.6.材料性質(zhì)參數(shù)材料性質(zhì)參數(shù) 7.7.路面結(jié)構(gòu)使用性能路面結(jié)構(gòu)使用性能8.8.各類路面結(jié)構(gòu)使用性能分析各類路面結(jié)構(gòu)使用性能分析9.9.結(jié)論、創(chuàng)新點(diǎn)、今后研究結(jié)論、創(chuàng)新點(diǎn)、今后研究 1. 1. 技術(shù)方案技術(shù)方案（1 1）遵循力學(xué)）遵循力學(xué)- -經(jīng)驗(yàn)法經(jīng)驗(yàn)法 （2 2）多個(gè)

2、單項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)控制對(duì)應(yīng)的路面損壞）多個(gè)單項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)控制對(duì)應(yīng)的路面損壞 （3 3）損壞模型建立以室內(nèi)試驗(yàn)為主，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和性）損壞模型建立以室內(nèi)試驗(yàn)為主，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和性 能觀測(cè)數(shù)據(jù)標(biāo)定能觀測(cè)數(shù)據(jù)標(biāo)定 （4 4）當(dāng)量損傷法計(jì)量交通荷載的累積損傷）當(dāng)量損傷法計(jì)量交通荷載的累積損傷 （5 5）材料力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)和試驗(yàn)方法）材料力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)和試驗(yàn)方法 （6 6）參數(shù)確定分三個(gè)層次）參數(shù)確定分三個(gè)層次 （7 7）以彈性層狀體系解分析力學(xué)響應(yīng)）以彈性層狀體系解分析力學(xué)響應(yīng) 2. 2. 路面結(jié)構(gòu)層組合方案和損壞類型路面結(jié)構(gòu)層組合方案和損壞類型 2.1 路面結(jié)構(gòu)層路面結(jié)構(gòu)層 面層面層表面功能為主表面功能為主 基層基層承

3、載為主承載為主 底基層底基層基層與路基間的過渡基層與路基間的過渡 特定功能層特定功能層排水層、應(yīng)力吸收層、夾層、排水層、應(yīng)力吸收層、夾層、 封層、隔離層等封層、隔離層等 2.2 結(jié)構(gòu)層材料結(jié)構(gòu)層材料 瀝青結(jié)合料類瀝青結(jié)合料類 無機(jī)結(jié)合料類無機(jī)結(jié)合料類 無結(jié)合料類無結(jié)合料類2.3結(jié)構(gòu)層組合方案結(jié)構(gòu)層組合方案 無機(jī)結(jié)合料類基層瀝青路面無機(jī)結(jié)合料類基層瀝青路面 瀝青結(jié)合料類基層瀝青路面瀝青結(jié)合料類基層瀝青路面 無結(jié)合料（粒料）類基層瀝青路面無結(jié)合料（粒料）類基層瀝青路面 復(fù)合式瀝青路面復(fù)合式瀝青路面 面面層層磨耗層磨耗層密級(jí)配瀝青混凝土、密級(jí)配瀝青混凝土、SMA、OGFC、瀝青表面處、瀝青表面處治治

4、 聯(lián)結(jié)層聯(lián)結(jié)層密級(jí)配瀝青混凝土或缺失密級(jí)配瀝青混凝土或缺失 基基層層基層基層水泥或石灰水泥或石灰-粉煤灰穩(wěn)定碎石、貧混凝土粉煤灰穩(wěn)定碎石、貧混凝土 底基層底基層級(jí)配碎（礫）石、級(jí)配碎（礫）石、填隙（水結(jié)）碎石填隙（水結(jié)）碎石 水泥、石灰水泥、石灰- -粉煤灰或粉煤灰或石灰穩(wěn)定碎（礫）石或土石灰穩(wěn)定碎（礫）石或土 路基路基路床頂面模量要求路床頂面模量要求40MPa、60MPa或或100MPa 無機(jī)結(jié)合料類基層瀝青路面組合方案無機(jī)結(jié)合料類基層瀝青路面組合方案瀝青結(jié)合料類基層瀝青路面組合方案瀝青結(jié)合料類基層瀝青路面組合方案面層面層 磨耗層磨耗層密級(jí)配瀝青混凝土、密級(jí)配瀝青混凝土、SMA、OGFC、瀝

5、青表面處治、瀝青表面處治 聯(lián)結(jié)層聯(lián)結(jié)層密級(jí)配瀝青混凝土或缺失密級(jí)配瀝青混凝土或缺失 基層基層 基層基層密級(jí)配瀝青碎石、半開級(jí)配瀝青碎石、密級(jí)配瀝青碎石、半開級(jí)配瀝青碎石、開級(jí)配瀝青碎石、開級(jí)配瀝青碎石、瀝青貫入碎石瀝青貫入碎石底基層底基層級(jí)配碎（礫）石級(jí)配碎（礫）石水泥、石灰水泥、石灰- -粉煤灰或粉煤灰或石灰穩(wěn)定碎（礫）石或石灰穩(wěn)定碎（礫）石或土土 路基路基路床頂面模量要求路床頂面模量要求 40MPa、60MPa或或100MPa 粒料類基層瀝青路面組合方案粒料類基層瀝青路面組合方案 面層面層磨耗層磨耗層密級(jí)配瀝青混凝土、密級(jí)配瀝青混凝土、SMA、瀝青表面處治、瀝青表面處治 聯(lián)結(jié)層聯(lián)結(jié)層密級(jí)配

6、瀝青混凝土或缺失密級(jí)配瀝青混凝土或缺失 基層基層基層基層級(jí)配碎（礫）石、填隙（水結(jié)）碎石級(jí)配碎（礫）石、填隙（水結(jié)）碎石 底基層底基層級(jí)配碎（礫）石、級(jí)配碎（礫）石、填隙（水結(jié)）碎石填隙（水結(jié)）碎石 水泥、石灰水泥、石灰- -粉煤灰或粉煤灰或石灰穩(wěn)定碎（礫）石或土石灰穩(wěn)定碎（礫）石或土 路基路基路床頂面模量要求路床頂面模量要求 40MPa、60MPa或或100MPa 復(fù)合式瀝青路面結(jié)構(gòu)層組合方案復(fù)合式瀝青路面結(jié)構(gòu)層組合方案 面面層層表面層表面層密級(jí)配瀝青混凝土、瀝青瑪蹄脂碎石密級(jí)配瀝青混凝土、瀝青瑪蹄脂碎石下面層下面層瀝青碎石或應(yīng)力吸收層或缺失瀝青碎石或應(yīng)力吸收層或缺失連續(xù)配筋混凝土連續(xù)配筋混

7、凝土水泥混凝土或貧混凝土水泥混凝土或貧混凝土基基層層基層基層瀝青碎石、級(jí)瀝青碎石、級(jí)配碎石配碎石水泥或石灰粉水泥或石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石煤灰穩(wěn)定碎石貧混凝土、水泥或石貧混凝土、水泥或石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石底基層底基層級(jí)配碎級(jí)配碎( (礫礫) )石、石、水泥或石灰粉煤灰穩(wěn)定土水泥或石灰粉煤灰穩(wěn)定土路基路基路床頂面模量要求路床頂面模量要求 40MPa、60MPa或或100MPa 2.4 損壞類型損壞類型 瀝青結(jié)合料類結(jié)構(gòu)層的疲勞開裂瀝青結(jié)合料類結(jié)構(gòu)層的疲勞開裂 無機(jī)結(jié)合料類結(jié)構(gòu)層的疲勞開裂無機(jī)結(jié)合料類結(jié)構(gòu)層的疲勞開裂 瀝青面層的永久變形瀝青面層的永久變形 粒料層和路基的永久變形粒料層和路基

8、的永久變形 瀝青面層的低溫縮裂瀝青面層的低溫縮裂 瀝青層的反射裂縫瀝青層的反射裂縫 損壞類型損壞類型類型類型瀝青結(jié)合料類和無結(jié)合料類基層瀝青結(jié)合料類和無結(jié)合料類基層無機(jī)結(jié)合料類基層無機(jī)結(jié)合料類基層面層面層厚度厚度厚厚中厚中厚薄薄厚厚中厚、薄中厚、薄主要主要損壞損壞瀝青層瀝青層永久變形永久變形瀝青層瀝青層疲勞開裂疲勞開裂基層和路基基層和路基永久變形永久變形面層面層永久變形永久變形基層基層疲勞開裂疲勞開裂次要次要損壞損壞瀝青層瀝青層疲勞開裂疲勞開裂瀝青層瀝青層永久變形永久變形-面層反射裂縫面層反射裂縫季凍季凍地區(qū)地區(qū) 面層低溫縮裂面層低溫縮裂 3. 使用性能標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)壽命和設(shè)計(jì)可靠度使用性能標(biāo)準(zhǔn)、

9、設(shè)計(jì)壽命和設(shè)計(jì)可靠度 3.1 使用性能標(biāo)準(zhǔn)使用性能標(biāo)準(zhǔn)瀝青層疲勞瀝青層疲勞 輪跡帶開裂率輪跡帶開裂率10%（試驗(yàn)路）（試驗(yàn)路） 裂縫密度裂縫密度1.0m/m2（加速加載試驗(yàn)（加速加載試驗(yàn)） 無機(jī)結(jié)合料層疲勞無機(jī)結(jié)合料層疲勞 試件斷裂、裂縫向?qū)禹敂U(kuò)展試件斷裂、裂縫向?qū)禹敂U(kuò)展 路表永久變形（車轍）量：路表永久變形（車轍）量：1025mm 高速和一級(jí)公路：高速和一級(jí)公路： 1015mm 二級(jí)公路：二級(jí)公路： 1520mm 三級(jí)和四級(jí)公路：三級(jí)和四級(jí)公路： 2025mm 永久變形量各層比例永久變形量各層比例（非無機(jī)結(jié)合料類基層）（非無機(jī)結(jié)合料類基層）瀝青層厚（瀝青層厚（cm)200瀝青層（瀝青層（%）

10、307080100粒料基層（粒料基層（%）1515100粒料底基層（粒料底基層（%）451050路基（路基（%）10550 低溫縮裂低溫縮裂 公路等級(jí)公路等級(jí)特重凍區(qū)特重凍區(qū)重凍區(qū)重凍區(qū)中凍區(qū)中凍區(qū)高速高速3級(jí)級(jí)1或或2級(jí)級(jí)1級(jí)級(jí)一級(jí)一級(jí)4級(jí)級(jí)2或或3級(jí)級(jí)1或或2級(jí)級(jí)二級(jí)二級(jí)-3或或4級(jí)級(jí)2或或3級(jí)級(jí)等級(jí)等級(jí)一級(jí)一級(jí)二級(jí)二級(jí)三級(jí)三級(jí)四級(jí)四級(jí)五級(jí)五級(jí)六級(jí)六級(jí)開裂間距開裂間距（m）1001005150363526251515裂縫指數(shù)裂縫指數(shù)2334477路面狀況路面狀況優(yōu)優(yōu)良良中中及格及格次，中修次，中修差，大修差，大修 u 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) u 分級(jí)分級(jí)3.2 設(shè)計(jì)壽命和設(shè)計(jì)分析期設(shè)計(jì)壽命和設(shè)計(jì)

11、分析期設(shè)計(jì)年限設(shè)計(jì)年限 現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定 不反映交通荷載繁重程度，實(shí)際使用年限偏離設(shè)計(jì)年限不反映交通荷載繁重程度，實(shí)際使用年限偏離設(shè)計(jì)年限 不明確損壞類型及結(jié)構(gòu)層次不明確損壞類型及結(jié)構(gòu)層次 未結(jié)合設(shè)計(jì)思想未結(jié)合設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)壽命設(shè)計(jì)壽命 設(shè)計(jì)軸載累計(jì)軸次設(shè)計(jì)軸載累計(jì)軸次 年平均日貨車交通量年平均日貨車交通量 交通荷載等級(jí)交通荷載等級(jí)極重極重特重特重 重重中等中等輕輕100kN軸次軸次瀝青層疲勞、路基變形瀝青層疲勞、路基變形(106)4848242412124383812124.64.6150502525121233 設(shè)計(jì)分析期是對(duì)各路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)分析期是對(duì)各路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案分析評(píng)價(jià)

12、采用的時(shí)間段分析評(píng)價(jià)采用的時(shí)間段。 設(shè)計(jì)分析期應(yīng)至少包含設(shè)計(jì)分析期應(yīng)至少包含一次或一次以上一次或一次以上的路面改建活動(dòng)。的路面改建活動(dòng)。 設(shè)計(jì)壽命為設(shè)計(jì)壽命為10年及以上的路面，分析期一般取為年及以上的路面，分析期一般取為3040年，年， 長壽命路面的分析期可取為長壽命路面的分析期可取為50年。年。 設(shè)計(jì)分析期設(shè)計(jì)分析期3.3 設(shè)計(jì)可靠度設(shè)計(jì)可靠度概念概念 設(shè)計(jì)使用性能滿足預(yù)定使用性能標(biāo)準(zhǔn)的概率設(shè)計(jì)使用性能滿足預(yù)定使用性能標(biāo)準(zhǔn)的概率 各類損壞的設(shè)計(jì)可靠度各類損壞的設(shè)計(jì)可靠度 = 損壞預(yù)估的均值損壞預(yù)估的均值+s 公路等級(jí)公路等級(jí)高速高速一級(jí)一級(jí)二級(jí)二級(jí)三、四級(jí)三、四級(jí)設(shè)計(jì)可靠度設(shè)計(jì)可靠度(%)

13、9585957585707550可靠指數(shù)可靠指數(shù)1.650.841.650.671.040.520.670 結(jié)構(gòu)損壞設(shè)計(jì)可靠度結(jié)構(gòu)損壞設(shè)計(jì)可靠度 瀝青層疲勞開裂、無機(jī)結(jié)合料層疲勞開裂、路基永久變形瀝青層疲勞開裂、無機(jī)結(jié)合料層疲勞開裂、路基永久變形3.4 路面結(jié)構(gòu)使用性能評(píng)定路面結(jié)構(gòu)使用性能評(píng)定交通荷載交通荷載路基承載力路基承載力濕度濕度 溫度溫度路面材料性質(zhì)路面材料性質(zhì)結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)公路等級(jí)公路等級(jí)使用性能分析使用性能分析瀝青層疲勞瀝青層疲勞無機(jī)類層疲勞無機(jī)類層疲勞瀝青層永久變形瀝青層永久變形粒料層和路基永久變形粒料層和路基永久變形面層低溫縮裂面層低溫縮裂使用性能標(biāo)準(zhǔn)使用性能標(biāo)準(zhǔn)

14、符合？符合？選定路面結(jié)構(gòu)選定路面結(jié)構(gòu)是是否否設(shè)計(jì)可靠度設(shè)計(jì)可靠度4. 4. 交通荷載作用交通荷載作用 4.1 交通參數(shù)交通參數(shù)u方向系數(shù)方向系數(shù)u車道分布系數(shù)車道分布系數(shù) （貨車交通）（貨車交通）單向車道數(shù)單向車道數(shù)1234高速公路高速公路- 1.00.700.900.650.450.500.40其他等級(jí)其他等級(jí) 0.500.75- u橫向分布系數(shù)橫向分布系數(shù)道路類型道路類型標(biāo)準(zhǔn)差（標(biāo)準(zhǔn)差（cm）50cm內(nèi)分布頻率（內(nèi)分布頻率（%）高速高速4050其他其他45454.2 軸重參數(shù)軸重參數(shù) 編號(hào)編號(hào)說明說明典型車型典型車型其他主要車型其他主要車型12軸軸4輪車輛輪車輛11型車

15、型車22軸軸6輪及以上客車輪及以上客車12客車客車15客車客車32軸軸6輪整體式貨車輪整體式貨車12貨車貨車43軸整體式貨車（非雙前軸）軸整體式貨車（非雙前軸）1554軸及以上整體式貨車（非雙前軸）軸及以上整體式貨車（非雙前軸）176雙前軸整體式貨車雙前軸整體式貨車112，11511774軸及以下半掛貨車（非雙前軸）軸及以下半掛貨車（非雙前軸）12512285軸半掛貨車（非雙前軸）軸半掛貨車（非雙前軸）127，15596軸及以上半掛貨車（非雙前軸）軸及以上半掛貨車（非雙前軸）157 10雙前軸半掛式貨車雙前軸半掛式貨車11271122，1125，1155，1157 11全掛貨車全掛貨車1522

16、,1222u 車輛分類車輛分類 u公路貨車交通分類（公路貨車交通分類（TTC） TTC分類分類貨車類型分布系數(shù)貨車類型分布系數(shù) 調(diào)查公路數(shù)調(diào)查公路數(shù)整車比例（整車比例（%）半掛車比例（半掛車比例（%）TTC1508TTC2402014TTC4407070-6u軸數(shù)系數(shù)軸數(shù)系數(shù) 軸型軸型車輛類型車輛類型345678910前軸前軸11111112單軸單軸1000.23 1.01 0.9901雙聯(lián)軸雙聯(lián)軸0100.77 0.99 0.0110三聯(lián)軸三聯(lián)軸001000.9911 4.3 4.3 設(shè)計(jì)軸重設(shè)計(jì)軸重u 規(guī)范軸重規(guī)范軸重 現(xiàn)行規(guī)范現(xiàn)行規(guī)范: :單軸單軸- -雙輪雙輪 100kN100kN單軸

17、單軸 修改方案修改方案: （1 1）路上行駛的主要重型車的軸重作為設(shè)計(jì)軸重；）路上行駛的主要重型車的軸重作為設(shè)計(jì)軸重；（2 2）按行駛車輛的軸型和軸載譜，計(jì)算分析與其）按行駛車輛的軸型和軸載譜，計(jì)算分析與其疲勞損傷當(dāng)量的軸重作為設(shè)計(jì)軸重；等等。疲勞損傷當(dāng)量的軸重作為設(shè)計(jì)軸重；等等。u軸重當(dāng)量換算軸重當(dāng)量換算 bsibsififspiPPaaNNk21式中：式中：ii、ss軸載軸載PiPi和設(shè)計(jì)軸載和設(shè)計(jì)軸載PsPs所產(chǎn)生的應(yīng)力或應(yīng)變變量，如瀝青層底所產(chǎn)生的應(yīng)力或應(yīng)變變量，如瀝青層底 面拉應(yīng)變、無機(jī)結(jié)合料結(jié)構(gòu)層底面拉應(yīng)力、路基頂面壓應(yīng)變等；面拉應(yīng)變、無機(jī)結(jié)合料結(jié)構(gòu)層底面拉應(yīng)力、路基頂面壓應(yīng)變等；

18、 b b各類損壞預(yù)估模型中應(yīng)力或應(yīng)變變量項(xiàng)的乘冪數(shù)，對(duì)各類損壞預(yù)估模型中應(yīng)力或應(yīng)變變量項(xiàng)的乘冪數(shù)，對(duì)瀝青層疲瀝青層疲 勞，勞，b b = 3.97= 3.97，對(duì)，對(duì)水泥穩(wěn)定碎石層疲勞，水泥穩(wěn)定碎石層疲勞，b b = 12 = 12，對(duì)，對(duì)路基頂面路基頂面 壓應(yīng)變時(shí)，壓應(yīng)變時(shí)，b b = 4.30 = 4.30等；等； a1a1輪組系數(shù)，與輪組類型和結(jié)構(gòu)層厚度有關(guān)的參數(shù)；輪組系數(shù)，與輪組類型和結(jié)構(gòu)層厚度有關(guān)的參數(shù)； a2a2軸型系數(shù)，與軸型和結(jié)構(gòu)層厚度有關(guān)的參數(shù)。軸型系數(shù)，與軸型和結(jié)構(gòu)層厚度有關(guān)的參數(shù)。 損壞指標(biāo)損壞指標(biāo)瀝青層底拉應(yīng)變?yōu)r青層底拉應(yīng)變路基頂壓應(yīng)變路基頂壓應(yīng)變無機(jī)層底拉應(yīng)力無機(jī)層底

19、拉應(yīng)力輪輪-軸型軸型單輪單輪雙聯(lián)雙聯(lián)三聯(lián)三聯(lián)單輪單輪雙聯(lián)雙聯(lián)三聯(lián)三聯(lián)單輪單輪雙聯(lián)雙聯(lián)三聯(lián)三聯(lián)系數(shù)系數(shù)122122122數(shù)值數(shù)值2.32.02.4 路基濕度指標(biāo)路基濕度指標(biāo) 飽和度飽和度 swwwwssvGwS1sswGwS1wsvww 采用稠度表征路基的濕度，無法反映非粘性土的濕度狀態(tài)，單以含水率表征濕采用稠度表征路基的濕度，無法反映非粘性土的濕度狀態(tài)，單以含水率表征濕度，也無法準(zhǔn)確反映它對(duì)回彈模量的影響，因?yàn)楹首兓瘯?huì)同時(shí)引起土密實(shí)度發(fā)度，也無法準(zhǔn)確反映它對(duì)回彈模量的影響，因?yàn)楹首兓瘯?huì)同時(shí)引起土密實(shí)度發(fā)生變化，而后者也是影響回彈模量的一項(xiàng)主要因素。土

20、的飽和度反映了含水率及密生變化，而后者也是影響回彈模量的一項(xiàng)主要因素。土的飽和度反映了含水率及密實(shí)度的影響。實(shí)度的影響。 飽和度飽和度按下式確定：按下式確定： 或或 式中：式中：S飽和度（飽和度（ % ）；）； w v體積含水率（體積含水率（%）；）； w質(zhì)量含水率（質(zhì)量含水率（%）；）；s、w土的干密度和水的密度（土的干密度和水的密度（g/cm3） Gs土的相對(duì)密度。土的相對(duì)密度。5. 環(huán)境因素影響環(huán)境因素影響5.1 路基濕度與基質(zhì)吸力路基濕度與基質(zhì)吸力 或或 土土水特性曲線水特性曲線 非飽和土的基質(zhì)吸力與含水率關(guān)系試驗(yàn)曲線非飽和土的基質(zhì)吸力與含水率關(guān)系試驗(yàn)曲線 (1)(1)塑性指數(shù)塑性指數(shù)

21、PIPI大于大于0 0的塑性土的塑性土 采用指標(biāo)：采用指標(biāo)：0.0750.075篩通過率篩通過率P P0.0750.075和塑性指數(shù)和塑性指數(shù)PIPI乘積乘積 wPIwPI (2) (2)塑性指數(shù)塑性指數(shù)PIPI等零的非塑性土等零的非塑性土 采用指標(biāo)：通過率采用指標(biāo)：通過率6060對(duì)應(yīng)的土顆粒直徑對(duì)應(yīng)的土顆粒直徑D60 土的基質(zhì)吸力土的基質(zhì)吸力 路基濕度路基濕度決定于土吸持水分的能力，歸之于土顆粒的分子引力決定于土吸持水分的能力，歸之于土顆粒的分子引力作用和孔隙的毛細(xì)管力作用，即土的作用和孔隙的毛細(xì)管力作用，即土的基質(zhì)吸力基質(zhì)吸力。5.2 路基濕度類型路基濕度類型 平衡濕度狀態(tài)平衡濕度狀態(tài)Ju

22、nAugOctDecFebAprJunAugOct91011121314151617181920h=229cmh=76cmh=198cmh=168cmh=137cmh=107cmh=76cm 路基含水率w/%時(shí)間1966-1977h=46cm路基濕度類型路基濕度類型 潮濕類潮濕類：地下水位控制：地下水位控制 干燥類干燥類：氣候因素控制：氣候因素控制 中濕類中濕類：兼有二者影響：兼有二者影響 5.3 潮濕類路基潮濕類路基 行車道下路基含水率沿深度變化（例：滬寧路）行車道下路基含水率沿深度變化（例：滬寧路） 地下水位處地下水位處HGWT-3m3m 基質(zhì)吸力與地下水位基質(zhì)吸力與地下水位 路基路基土基

23、質(zhì)吸力土基質(zhì)吸力hm與地下水位與地下水位y之間關(guān)系之間關(guān)系wmyh土土- -水特性曲線水特性曲線 Fredlund & Xing模型模型 粵、蘇、豫、冀、渝粵、蘇、豫、冀、渝12個(gè)路段土樣標(biāo)定個(gè)路段土樣標(biāo)定 平衡濕度平衡濕度 由地下水位高度由地下水位高度土的基質(zhì)吸力土的基質(zhì)吸力 土土- -水特性曲線水特性曲線飽和度和含水率飽和度和含水率 各類土距地下水位不同距離處的平衡濕度（各類土距地下水位不同距離處的平衡濕度（% %） 土組土組 0.5地下水位地下水位深深 1.0 1.5 2.0低液限低液限 粉土粉土S(%)10093.789.980.585.876.183.473.1w(%)24.

24、119.121.916.420.915.520.314.9低液限低液限 粘土粘土S(%)10093.293.180.389.975.687.872.7w(%)29.019.626.616.925.715.925.115.3 5.4 干燥類路基干燥類路基濕度指數(shù)（濕度指數(shù)（TMI） 氣候因素指標(biāo)氣候因素指標(biāo) 式中：式中：RyyRyy年的水徑流量（年的水徑流量（cmcm）；）； DFyyDFyy年的水不足量年的水不足量(cm)(cm)； PEyyPEyy年的潛在蒸散量年的潛在蒸散量(cm)(cm)。 TMITMI計(jì)算以年為周期，逐月計(jì)算累加得到。各月降水量減去蒸散量為正計(jì)算以年為周期，逐月計(jì)算累加

25、得到。各月降水量減去蒸散量為正時(shí)，多余水被土層存儲(chǔ)。當(dāng)蒸散量大于降水量時(shí)，缺少的水從土層儲(chǔ)存水中時(shí)，多余水被土層存儲(chǔ)。當(dāng)蒸散量大于降水量時(shí)，缺少的水從土層儲(chǔ)存水中提取出，其余量即為土層的含水率；當(dāng)土層內(nèi)儲(chǔ)水量不能滿足提取數(shù)量要求提取出，其余量即為土層的含水率；當(dāng)土層內(nèi)儲(chǔ)水量不能滿足提取數(shù)量要求時(shí)，不滿足部分即為不足量時(shí)，不滿足部分即為不足量DFDF。 yyyyPEDFRTMI60100 400400個(gè)氣象站降水量與蒸發(fā)量資料計(jì)算分析個(gè)氣象站降水量與蒸發(fā)量資料計(jì)算分析 各公路自然區(qū)劃的各公路自然區(qū)劃的TMITMI值值 公路自然區(qū)劃公路自然區(qū)劃1（黑）（黑）111TMITMI變動(dòng)范圍變動(dòng)范圍-0.

26、1-0.8-21.2-25.721.825.1-25.16.9 土基質(zhì)吸力與濕度指數(shù)土基質(zhì)吸力與濕度指數(shù)TMITMI關(guān)系關(guān)系粵、蘇、豫、冀、渝粵、蘇、豫、冀、渝12個(gè)路段土樣和個(gè)路段土樣和TMI值與值與Perera44個(gè)數(shù)據(jù)，個(gè)數(shù)據(jù)，標(biāo)定曲線；川、渝疆標(biāo)定曲線；川、渝疆12個(gè)路段驗(yàn)證個(gè)路段驗(yàn)證 土基質(zhì)吸力與濕度指數(shù)土基質(zhì)吸力與濕度指數(shù)TMITMI關(guān)系式關(guān)系式 式中：式中：、模型回歸系數(shù)，與土的性質(zhì)有關(guān)。模型回歸系數(shù)，與土的性質(zhì)有關(guān)。 100/ TMIseh TMI與土基質(zhì)吸力與土基質(zhì)吸力 y=x+20y=x-20干燥類路基的平衡濕度干燥類路基的平衡濕度 由由TMITMI值和土參數(shù)值和土參數(shù)土的

27、基質(zhì)吸力土的基質(zhì)吸力 土土- -水特性曲線水特性曲線飽和度和含水率飽和度和含水率 各類土在不同各類土在不同TMITMI值時(shí)的平衡濕度值時(shí)的平衡濕度( (% %) ) 土組土組TMI-30-101030低液限低液限粉土粉土S(%)59.363.475.976.584.186.291.091.4w(%)14.412.918.515.620.317.622.018.6低液限低液限粘土粘土S(%)57.264.175.275.986.291.0w(%)16.317.521.516.624.618.126.019.1 5.5 中濕類路基中濕類路基 路床頂路床頂?shù)叵滤坏叵滤粀equ路基工作區(qū)路基工作區(qū)

28、受地下水影響受地下水影響受氣候因素影響受氣候因素影響 6. 6. 環(huán)境因素影響環(huán)境因素影響6.1 瀝青路面溫度瀝青路面溫度路面溫度觀測(cè)站結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)信息路面溫度觀測(cè)站結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)信息 站點(diǎn)站點(diǎn) 所在地所在地路面結(jié)構(gòu)與路面結(jié)構(gòu)與傳感器位置傳感器位置 數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)格式建模數(shù)據(jù)建模數(shù)據(jù)廣廣 州州 下圖下圖 a)路面溫度分鐘數(shù)據(jù)；小時(shí)氣溫?cái)?shù)據(jù)、日最高氣溫、日最低氣溫；分鐘路面溫度分鐘數(shù)據(jù)；小時(shí)氣溫?cái)?shù)據(jù)、日最高氣溫、日最低氣溫；分鐘太陽輻射凈輻射、總輻射、日最大太陽輻射；地溫、氣壓、空太陽輻射凈輻射、總輻射、日最大太陽輻射；地溫、氣壓、空氣濕度、風(fēng)向風(fēng)速、云量云狀、能見度、降水、蒸發(fā)、日照、氣濕度、風(fēng)向風(fēng)速

29、、云量云狀、能見度、降水、蒸發(fā)、日照、雪深雪深寧寧 波波大大 同同模型檢驗(yàn)?zāi)Ｐ蜋z驗(yàn)哈哈 密密 下圖下圖 a)路面溫度路面溫度(10分鐘數(shù)據(jù)分鐘數(shù)據(jù))；輻射、氣溫、風(fēng)速；輻射、氣溫、風(fēng)速(10分鐘數(shù)據(jù)分鐘數(shù)據(jù))齊齊哈爾齊齊哈爾 下圖下圖 a) 僅路面溫度數(shù)據(jù)僅路面溫度數(shù)據(jù)(10分鐘數(shù)據(jù)分鐘數(shù)據(jù))鎮(zhèn)鎮(zhèn) 江江 下圖下圖 b)路面溫度路面溫度(15分鐘數(shù)據(jù)分鐘數(shù)據(jù))、氣溫、風(fēng)速、太陽輻射、氣溫、風(fēng)速、太陽輻射(15分鐘數(shù)據(jù)分鐘數(shù)據(jù))濟(jì)濟(jì) 南南 下圖下圖 c) 路面溫度路面溫度(30分鐘數(shù)據(jù)分鐘數(shù)據(jù))、氣溫、風(fēng)速、氣溫、風(fēng)速(10分鐘數(shù)據(jù)分鐘數(shù)據(jù))6.1.1 瀝青路面瀝青路面溫度場(chǎng)溫度場(chǎng)及及溫度特征值溫

30、度特征值u 溫度場(chǎng)觀測(cè)溫度場(chǎng)觀測(cè) 溫度觀測(cè)站的路面結(jié)構(gòu)與溫度傳感器埋設(shè)示意圖溫度觀測(cè)站的路面結(jié)構(gòu)與溫度傳感器埋設(shè)示意圖 n路面結(jié)構(gòu)的日溫度極值的路面結(jié)構(gòu)的日溫度極值的理論理論- -經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?路表日最高溫度路表日最高溫度u 路面溫度特征值路面溫度特征值0.2510.0152d30dsa.hls.ha.hpaaad0.1e0.081.8960.20.3 0.0128svaQTTTTTTwt路表日最高溫度實(shí)測(cè)值與估算值路表日最高溫度實(shí)測(cè)值與估算值 0.250.0152d30da.hls.la.lpaaa0.2e0.5690.120.3 0.0128vTTTTTTw路表日最低溫度路表日最低溫度

31、路表日最低溫度實(shí)測(cè)值與估算值路表日最低溫度實(shí)測(cè)值與估算值 n 路表溫度日變化規(guī)律路表溫度日變化規(guī)律 s.hs.ls.hs.ls.ls.ls.cs.hs.ls+s.css.cs.cs.lcos22exp24TTTTt ttttttT tTAt tAttt +s.ls.cs.ls.c+s.ls.cex p2 41ex p2 4TTttAtt 路表溫度日變化采用二階段法擬合。白天升溫過程及高溫區(qū)段采用余弦函數(shù)，降溫路表溫度日變化采用二階段法擬合。白天升溫過程及高溫區(qū)段采用余弦函數(shù)，降溫過程采用負(fù)指數(shù)函數(shù)表征。過程采用負(fù)指數(shù)函數(shù)表征。 路表溫度日變化擬合示意圖路表溫度日變化擬合示意圖 s.hs.ls.

32、hs.lTTTTn 多云天氣多云天氣修正修正修正后的路表日最高溫度修正后的路表日最高溫度的計(jì)算式為：的計(jì)算式為：多云天氣修正系數(shù)多云天氣修正系數(shù)可用日照可用日照率率S S來表達(dá)：來表達(dá)：1 0.80.9800.8SSS式中：式中：S為日照率：為日照率： sundStt 式中：式中：t tsunsun為實(shí)際日照時(shí)間，為實(shí)際日照時(shí)間，h h； t td d為日長，為日長，h.h. 與路表溫度日變化規(guī)律類似，不同深度處的路面溫度日變化與路表溫度日變化規(guī)律類似，不同深度處的路面溫度日變化T(t,z)也可用二階段模型擬合。但路面結(jié)構(gòu)的日最低溫度出現(xiàn)時(shí)刻也可用二階段模型擬合。但路面結(jié)構(gòu)的日最低溫度出現(xiàn)時(shí)刻

33、tl、日最高溫、日最高溫度出現(xiàn)時(shí)刻度出現(xiàn)時(shí)刻th，二階段分界時(shí)刻，二階段分界時(shí)刻tc均比路表溫度的均比路表溫度的ts.l、ts.h、ts.c 延后，延后，可近似表示為：可近似表示為： ls.l2tzttz hs.h3.5tztt zcs.c3tttzn 不同深度處的路面溫度日變化規(guī)律不同深度處的路面溫度日變化規(guī)律式中：式中：tt(z)(z)為理論滯后時(shí)間。為理論滯后時(shí)間。 24t zz 路面溫度日變化擬合圖路面溫度日變化擬合圖( (寧波站，瀝青路面，寧波站，瀝青路面，2009-7-17)2009-7-17)晴天時(shí)瀝青路面結(jié)構(gòu)各深度處的實(shí)測(cè)溫度與擬合曲線晴天時(shí)瀝青路面結(jié)構(gòu)各深度處的實(shí)測(cè)溫度與擬合

34、曲線 u瀝青層平均溫度和溫度梯度分布頻譜瀝青層平均溫度和溫度梯度分布頻譜 01, dhT h tT z t zh 瀝青面層厚度瀝青面層厚度h, 時(shí)刻時(shí)刻 t 沿厚度方向的沿厚度方向的平均溫度平均溫度 2300612, d,dhhgT h tT z t zT z t z zhh 瀝青面層內(nèi)的瀝青面層內(nèi)的溫度梯度溫度梯度 詳細(xì)分析詳細(xì)分析98個(gè)地區(qū)的瀝青路表年均溫與當(dāng)?shù)乇姸鄽庀竽陚€(gè)地區(qū)的瀝青路表年均溫與當(dāng)?shù)乇姸鄽庀竽昃鶇?shù)之間關(guān)系發(fā)現(xiàn)，瀝青路表年均溫均參數(shù)之間關(guān)系發(fā)現(xiàn)，瀝青路表年均溫Ts與月平均氣溫的年極與月平均氣溫的年極差及一些氣象參數(shù)之間具有良好地相關(guān)關(guān)系，在已知太陽輻射量差及一些氣象參數(shù)之間

35、具有良好地相關(guān)關(guān)系，在已知太陽輻射量情況下，路表年均溫情況下，路表年均溫Ts與溫度年標(biāo)準(zhǔn)差與溫度年標(biāo)準(zhǔn)差Ts可表示為：可表示為： 式中：式中：Ta年均氣溫，年均氣溫，C； Ta月平均氣溫的年極差，月平均氣溫的年極差，； 年平均日太陽輻射量，年平均日太陽輻射量，kJ/m2/d .dQsadasd1.1030.2590.0381.6670.3190.2753.374mTTQTTTQ n 依據(jù)一維熱傳導(dǎo)偏微分方程和路表熱流函數(shù)，采用依據(jù)一維熱傳導(dǎo)偏微分方程和路表熱流函數(shù)，采用有限差分法求解瀝青路面的溫度場(chǎng)，建立瀝青層表面日有限差分法求解瀝青路面的溫度場(chǎng)，建立瀝青層表面日最高溫度和日最低溫度估算模型，

36、用于估計(jì)瀝青層不同最高溫度和日最低溫度估算模型，用于估計(jì)瀝青層不同深度的溫度特征值。模型估算值與大同、寧波和廣州三深度的溫度特征值。模型估算值與大同、寧波和廣州三地溫度觀測(cè)站的實(shí)測(cè)值相對(duì)比，二者具有較好的一致性，地溫度觀測(cè)站的實(shí)測(cè)值相對(duì)比，二者具有較好的一致性，其偏差的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差相應(yīng)為其偏差的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差相應(yīng)為0.4和和3.3。n 對(duì)瀝青層表面和不同深度的溫度日變化規(guī)律進(jìn)行對(duì)瀝青層表面和不同深度的溫度日變化規(guī)律進(jìn)行了擬合。在此基礎(chǔ)上，利用全國各地了擬合。在此基礎(chǔ)上，利用全國各地98個(gè)有日輻射觀個(gè)有日輻射觀測(cè)資料的氣象站的氣象資料，計(jì)算各地不同厚度瀝青層測(cè)資料的氣象站的氣象資料，計(jì)算各地不

37、同厚度瀝青層（6、12、18、24cm）的平均溫度和溫度梯度，并給）的平均溫度和溫度梯度，并給出了全國出了全國95個(gè)地區(qū)相應(yīng)的分布頻譜表。個(gè)地區(qū)相應(yīng)的分布頻譜表。 n瀝青路面溫度分布頻譜的計(jì)算步驟瀝青路面溫度分布頻譜的計(jì)算步驟：（1）根據(jù)氣溫、太陽輻射、濕度、風(fēng)速，求路表日最高溫度）根據(jù)氣溫、太陽輻射、濕度、風(fēng)速，求路表日最高溫度Ts.h，路表日最低溫度路表日最低溫度Ts.l（2）對(duì)多云天氣的路表日最高溫度進(jìn)行修正；）對(duì)多云天氣的路表日最高溫度進(jìn)行修正；（3）求不同深度）求不同深度z處的路面日最高溫度和日最低溫度。處的路面日最高溫度和日最低溫度。（4）求任一時(shí)刻的路表溫度，及任一時(shí)刻不同深度）

38、求任一時(shí)刻的路表溫度，及任一時(shí)刻不同深度z處的路面溫度；處的路面溫度；（5）求出給定瀝青面層厚度）求出給定瀝青面層厚度(分四檔分四檔00.06，00.12，00.18，00.24m)條件下，任一時(shí)刻的瀝青層平均溫度和溫度梯度；條件下，任一時(shí)刻的瀝青層平均溫度和溫度梯度；（6）計(jì)算給定瀝青面層厚度溫度和溫度梯度分布頻譜表。）計(jì)算給定瀝青面層厚度溫度和溫度梯度分布頻譜表。 全國瀝青路表溫度年均值等值線圖全國瀝青路表溫度年均值等值線圖 C 瀝青混合料模量具有強(qiáng)烈溫度依賴性。瀝青層的使用性能和瀝青混合料模量具有強(qiáng)烈溫度依賴性。瀝青層的使用性能和使用壽命也與溫度狀況密切相關(guān)。使用壽命也與溫度狀況密切相關(guān)

39、。 現(xiàn)行規(guī)范統(tǒng)一采用現(xiàn)行規(guī)范統(tǒng)一采用20 C（計(jì)算彎沉?xí)r）和（計(jì)算彎沉?xí)r）和15 C（驗(yàn)算彎拉應(yīng)（驗(yàn)算彎拉應(yīng)力時(shí)）。力時(shí)）。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法中，對(duì)于溫度影響的考慮可采用在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法中，對(duì)于溫度影響的考慮可采用增量損傷法增量損傷法，或或當(dāng)量損傷法當(dāng)量損傷法。 增量損傷法增量損傷法美國力學(xué)經(jīng)驗(yàn)法路面設(shè)計(jì)指南采用，在其系統(tǒng)軟美國力學(xué)經(jīng)驗(yàn)法路面設(shè)計(jì)指南采用，在其系統(tǒng)軟件內(nèi)包含全國近件內(nèi)包含全國近800個(gè)氣象站的有關(guān)數(shù)據(jù)。個(gè)氣象站的有關(guān)數(shù)據(jù)。 當(dāng)量損傷法當(dāng)量損傷法需要選擇典型狀況和條件事先進(jìn)行大量運(yùn)算分析，需要選擇典型狀況和條件事先進(jìn)行大量運(yùn)算分析，提出相應(yīng)的溫度當(dāng)量系數(shù)。該方法可減輕設(shè)計(jì)人員的資料收

40、集和運(yùn)算提出相應(yīng)的溫度當(dāng)量系數(shù)。該方法可減輕設(shè)計(jì)人員的資料收集和運(yùn)算工作，并與軸載當(dāng)量系數(shù)的考慮方法相對(duì)應(yīng)。工作，并與軸載當(dāng)量系數(shù)的考慮方法相對(duì)應(yīng)。6.1.2 溫度當(dāng)量換算系數(shù)溫度當(dāng)量換算系數(shù) 溫度當(dāng)量系數(shù)溫度當(dāng)量系數(shù) 參照溫度主要用作瀝參照溫度主要用作瀝青混合料性質(zhì)測(cè)試時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)溫度，或者在結(jié)青混合料性質(zhì)測(cè)試時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)溫度，或者在結(jié)構(gòu)分析時(shí)用于選取與該溫度相對(duì)應(yīng)的瀝青混合料性質(zhì)參數(shù)值。對(duì)于我國構(gòu)分析時(shí)用于選取與該溫度相對(duì)應(yīng)的瀝青混合料性質(zhì)參數(shù)值。對(duì)于我國情況，情況，疲勞分析疲勞分析時(shí)可選用時(shí)可選用20 C，永久變形分析永久變形分析時(shí)可選用時(shí)可選用35 C。按照瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)，分別有

41、相應(yīng)當(dāng)量損傷的溫度當(dāng)量系數(shù)。按照瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)，分別有相應(yīng)當(dāng)量損傷的溫度當(dāng)量系數(shù)。TEFi = Ns / Ni 溫度當(dāng)量系數(shù)溫度當(dāng)量系數(shù)的定義，某時(shí)刻的定義，某時(shí)刻 i 溫度溫度 Ti 的設(shè)計(jì)軸載作用次數(shù)的設(shè)計(jì)軸載作用次數(shù)Ni，按損傷相當(dāng)?shù)脑瓌t轉(zhuǎn)換成某參照溫度按損傷相當(dāng)?shù)脑瓌t轉(zhuǎn)換成某參照溫度Ts的設(shè)計(jì)軸載作用次數(shù)的設(shè)計(jì)軸載作用次數(shù)Ns的乘數(shù)，的乘數(shù)，即為即為: 溫度當(dāng)量系數(shù)的具體分析步驟溫度當(dāng)量系數(shù)的具體分析步驟（以瀝青結(jié)合料類結(jié)構(gòu)層疲勞開裂指（以瀝青結(jié)合料類結(jié)構(gòu)層疲勞開裂指標(biāo)為例）：標(biāo)為例）： （1）分析時(shí)，假設(shè)軸載隨時(shí)間為均勻分布。）分析時(shí)，假設(shè)軸載隨時(shí)間為均勻分布。 （2）按所在地

42、區(qū)和瀝青層厚度，選取相應(yīng)的瀝青層平均溫度和溫度梯度）按所在地區(qū)和瀝青層厚度，選取相應(yīng)的瀝青層平均溫度和溫度梯度分布頻譜表。將瀝青層分為若干個(gè)亞層。由頻譜表確定各個(gè)頻段每個(gè)亞分布頻譜表。將瀝青層分為若干個(gè)亞層。由頻譜表確定各個(gè)頻段每個(gè)亞層的溫度。層的溫度。 （3）利用瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量與溫度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，由不同時(shí)段各亞層）利用瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量與溫度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，由不同時(shí)段各亞層的溫度值得到相應(yīng)的動(dòng)態(tài)模量值。然后應(yīng)用彈性層狀體系程序，依據(jù)動(dòng)的溫度值得到相應(yīng)的動(dòng)態(tài)模量值。然后應(yīng)用彈性層狀體系程序，依據(jù)動(dòng)態(tài)模量值計(jì)算得到瀝青層底面的拉應(yīng)變值。再利用瀝青層疲勞壽命預(yù)估態(tài)模量值計(jì)算得到瀝青層底面的拉應(yīng)變

43、值。再利用瀝青層疲勞壽命預(yù)估模型，由層底拉應(yīng)變和動(dòng)態(tài)模量值計(jì)算得到各個(gè)頻段的疲勞壽命模型，由層底拉應(yīng)變和動(dòng)態(tài)模量值計(jì)算得到各個(gè)頻段的疲勞壽命Nti，并，并算出對(duì)應(yīng)的疲勞損傷率算出對(duì)應(yīng)的疲勞損傷率Dti = 1/Nti。 （4）累計(jì)各個(gè)頻段的疲勞損傷率得到平均損傷率）累計(jì)各個(gè)頻段的疲勞損傷率得到平均損傷率Dt，并進(jìn)而得到平均疲，并進(jìn)而得到平均疲勞作用次數(shù)勞作用次數(shù)Nt = 1 / Dt。 （5）計(jì)算瀝青層平均溫度（參照溫度）計(jì)算瀝青層平均溫度（參照溫度）20C時(shí)，相應(yīng)的瀝青混合料動(dòng)時(shí)，相應(yīng)的瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量、層底拉應(yīng)變和疲勞壽命，得到參照溫度下的總疲勞作用次數(shù)態(tài)模量、層底拉應(yīng)變和疲勞壽命，得到

44、參照溫度下的總疲勞作用次數(shù)Nts。 （6）二者相比，即得到溫度當(dāng)量系數(shù)）二者相比，即得到溫度當(dāng)量系數(shù)kt = Nts / Nt。 （7）按參照溫度）按參照溫度20C計(jì)算得到的疲勞壽命，乘以與設(shè)計(jì)路面所在地相計(jì)算得到的疲勞壽命，乘以與設(shè)計(jì)路面所在地相應(yīng)的溫度當(dāng)量系數(shù)，即可得到該地設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)的疲勞壽命應(yīng)的溫度當(dāng)量系數(shù)，即可得到該地設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)的疲勞壽命Nf。 對(duì)于其它幾項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)，也采用相似的分析步驟，只是將瀝青層層對(duì)于其它幾項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)，也采用相似的分析步驟，只是將瀝青層層底拉應(yīng)變改為其他設(shè)計(jì)指標(biāo)。底拉應(yīng)變改為其他設(shè)計(jì)指標(biāo)。 依據(jù)損傷等效原則，推演出三種情況下的瀝青層等效溫度計(jì)依據(jù)損傷等效原則，

45、推演出三種情況下的瀝青層等效溫度計(jì)算式，并按全國算式，并按全國95個(gè)地區(qū)的瀝青層溫度分布頻譜提出相應(yīng)的瀝青個(gè)地區(qū)的瀝青層溫度分布頻譜提出相應(yīng)的瀝青層等效溫度。后圖為標(biāo)準(zhǔn)工作狀態(tài)下瀝青層疲勞、永久變形及無機(jī)層等效溫度。后圖為標(biāo)準(zhǔn)工作狀態(tài)下瀝青層疲勞、永久變形及無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞等效溫度全國等值線圖。結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞等效溫度全國等值線圖。 路面等效溫度路面等效溫度 瀝青層疲勞等效溫度瀝青層疲勞等效溫度 無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞等效溫度無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞等效溫度 瀝青層永久變形等效溫度瀝青層永久變形等效溫度u等效溫度等值線圖等效溫度等值線圖 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下瀝青路面各種損壞標(biāo)準(zhǔn)等效溫度全國等值線圖標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)

46、下瀝青路面各種損壞標(biāo)準(zhǔn)等效溫度全國等值線圖 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)路面結(jié)構(gòu)及材料參數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)路面結(jié)構(gòu)及材料參數(shù)： 面層厚度面層厚度h取取0.18m 20的面層與地基的模量比的面層與地基的模量比20取取40 瀝青混合料的熱敏系數(shù)瀝青混合料的熱敏系數(shù)取取0.02 瀝青面層疲勞（應(yīng)變控制）等效溫度全國等值線圖瀝青面層疲勞（應(yīng)變控制）等效溫度全國等值線圖 瀝青面層疲勞（應(yīng)力控制）等效溫度全國等值線圖瀝青面層疲勞（應(yīng)力控制）等效溫度全國等值線圖 無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞等效溫度全國等值線圖無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞等效溫度全國等值線圖 瀝青層永久變形等效溫度全國等值線圖瀝青層永久變形等效溫度全國等值線圖 TCF = （TEF

47、i pi）瀝青層厚瀝青層厚(mm)大連大連西安西安北京北京 濟(jì)南濟(jì)南鄭州鄭州安陽安陽 長沙長沙 合肥合肥 上海上海 武漢武漢 杭州杭州福州福州韶關(guān)韶關(guān)南寧南寧廣州廣州成都成都 騰騰沖沖 昆明昆明拉薩拉薩1000.750.720.740.700.740.710.740.690.700.800.870.852000.840.860.941.011.061.151.291.321.421.461.021.080.62瀝青層疲勞損壞溫度當(dāng)量系數(shù)瀝青層疲勞損壞溫度當(dāng)量系數(shù) TCF 瀝青路面損壞溫度當(dāng)量系數(shù)可表示為溫度當(dāng)量系數(shù)瀝青路面損壞溫度當(dāng)量系數(shù)可表示為溫度當(dāng)量系數(shù)TEFi與與溫度頻率溫度頻率pi的乘

48、積：的乘積： 瀝青路面疲勞溫度當(dāng)量系數(shù)瀝青路面疲勞溫度當(dāng)量系數(shù) 當(dāng)已知面層疲勞等效溫度當(dāng)已知面層疲勞等效溫度Tpef時(shí)，可通過參數(shù)來綜合考慮設(shè)計(jì)時(shí)，可通過參數(shù)來綜合考慮設(shè)計(jì)年限內(nèi)路面溫度分布對(duì)面層疲勞壽命的影響。通過計(jì)算分析得到路年限內(nèi)路面溫度分布對(duì)面層疲勞壽命的影響。通過計(jì)算分析得到路面不同損壞的溫度當(dāng)量系數(shù)等值線圖，如后圖。面不同損壞的溫度當(dāng)量系數(shù)等值線圖，如后圖。 u 瀝青路面損壞溫度當(dāng)量系數(shù)等值線瀝青路面損壞溫度當(dāng)量系數(shù)等值線標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)瀝青路面各種損壞的溫度當(dāng)量系數(shù)等值線如后圖。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)瀝青路面各種損壞的溫度當(dāng)量系數(shù)等值線如后圖。非標(biāo)準(zhǔn)狀標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)路面結(jié)構(gòu)及材料應(yīng)進(jìn)行修正非標(biāo)準(zhǔn)狀標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)路

49、面結(jié)構(gòu)及材料應(yīng)進(jìn)行修正n 瀝青層疲勞溫度當(dāng)量系數(shù)全國等值線瀝青層疲勞溫度當(dāng)量系數(shù)全國等值線n 無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞溫度當(dāng)量系數(shù)全國等值線無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞溫度當(dāng)量系數(shù)全國等值線n 瀝青層永久變形溫度當(dāng)量系數(shù)全國等值線瀝青層永久變形溫度當(dāng)量系數(shù)全國等值線 瀝青層疲勞（應(yīng)變控制）溫度當(dāng)量系數(shù)全國等值線圖瀝青層疲勞（應(yīng)變控制）溫度當(dāng)量系數(shù)全國等值線圖 瀝青層疲勞（應(yīng)力控制）溫度當(dāng)量系數(shù)全國等值線圖瀝青層疲勞（應(yīng)力控制）溫度當(dāng)量系數(shù)全國等值線圖 無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞溫度當(dāng)量系數(shù)全國等值線圖無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞溫度當(dāng)量系數(shù)全國等值線圖 瀝青層永久變形溫度當(dāng)量系數(shù)全國等值線圖瀝青層永久變形溫度當(dāng)量系數(shù)全

50、國等值線圖 6.2 6.2 材料性質(zhì)參數(shù)材料性質(zhì)參數(shù)6.2.1 6.2.1 瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量周期加載單軸壓縮動(dòng)態(tài)模量標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法周期加載單軸壓縮動(dòng)態(tài)模量標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法 試件為直徑試件為直徑100mm、高、高150mm的圓柱體，由旋轉(zhuǎn)壓的圓柱體，由旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀成型直徑實(shí)儀成型直徑150mm、高、高170mm試件中鉆取芯樣得到試件中鉆取芯樣得到 頻率頻率2525、1010、5 5、1 1、0.50.5、0.1Hz0.1Hz 溫度溫度1010、5 5、2020、3535、5050C C 簡化方法簡化方法: :頻率頻率1010、5 5、1 1、0.1Hz,0.1Hz,溫度溫度5 5、2

51、020、3535C C 通過沿圓周等間距安放在試件中部的通過沿圓周等間距安放在試件中部的3個(gè)位移傳感器，個(gè)位移傳感器，量測(cè)荷載作用下的軸向變形。量測(cè)荷載作用下的軸向變形。 計(jì)算軸向應(yīng)力幅值和可恢復(fù)軸向應(yīng)變幅值，由二者之比計(jì)算軸向應(yīng)力幅值和可恢復(fù)軸向應(yīng)變幅值，由二者之比計(jì)算得到壓縮動(dòng)態(tài)模量，并按最后計(jì)算得到壓縮動(dòng)態(tài)模量，并按最后5次加載循環(huán)中變形峰值與荷次加載循環(huán)中變形峰值與荷載峰值的平均滯后時(shí)間和平均加載時(shí)間之比計(jì)算相位角。載峰值的平均滯后時(shí)間和平均加載時(shí)間之比計(jì)算相位角。 試驗(yàn)結(jié)果首先整理成等溫度動(dòng)態(tài)模量曲線，隨后以參照試驗(yàn)結(jié)果首先整理成等溫度動(dòng)態(tài)模量曲線，隨后以參照溫度為溫度為20C將各條

52、等溫度曲線平移后得到主曲線。將各條等溫度曲線平移后得到主曲線。 u動(dòng)態(tài)模量建模試驗(yàn)動(dòng)態(tài)模量建模試驗(yàn) 33種瀝青、種瀝青、3 3種瀝青混合料、種瀝青混合料、3 3種瀝青含量、種瀝青含量、3 3種種 集料公稱最大粒徑、集料公稱最大粒徑、3 3種空隙率、種空隙率、3 3種溫度、種溫度、3 3種種 頻率、頻率、3 3種應(yīng)變水平，共種應(yīng)變水平，共168168次試驗(yàn)次試驗(yàn) 驗(yàn)證試驗(yàn)驗(yàn)證試驗(yàn)188188次次 88個(gè)影響變量，個(gè)影響變量，6 6個(gè)模量模型和個(gè)模量模型和2 2個(gè)相位角模型個(gè)相位角模型 PenGVCAVMAfTHEPenGVCAvvfTFECsradCDRCCsradCDRCabg或或或或0000

53、60*/10,60*60*/10,60*,mixbgbgVCAvTIvTG, 動(dòng)態(tài)模量預(yù)估模型（共動(dòng)態(tài)模量預(yù)估模型（共6 6個(gè)）個(gè)）bgvGfTE1426. 0*5758. 20199. 00320. 02316. 5*lg0627. 0lg0334. 00478. 0*0604. 30296. 00412. 0fGTVCAvfDRCaabgDRCfTvfvfVCAT00012. 00031. 00325. 02147. 0lg1436. 01536. 0 常用瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量參考值常用瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量參考值 標(biāo)準(zhǔn)條件（標(biāo)準(zhǔn)條件（2020C C，10Hz10Hz） ACAC、AKAK、SM

54、A SMA 瀝青混合料（瀝青混合料（-10-10、-16-16、-25-25） AH-70AH-70、-90-90、-110-110 瀝青含量瀝青含量4%4%、5%5%、6%6% 空隙率空隙率3%3%、4%4%、5%5%、6%6%、7%7% AC-16 AC-16 動(dòng)態(tài)模量參考值動(dòng)態(tài)模量參考值(MPa)(MPa) 瀝青瀝青用量用量AH-70AH-1104%5%6%4%5%6%空空隙隙率率(%)313074142331002710916769083711103212010846192116489706441210013172928010102711777471021011115783085246

55、0056537511198121908588934965867170944910286724678895557605061036311282794886526095663587459520670673015143559979591104417355800765416141809388106206675647605182 瀝青碎石動(dòng)態(tài)模量參考值瀝青碎石動(dòng)態(tài)模量參考值 混合料類型混合料類型加載頻率加載頻率（Hz）動(dòng)態(tài)模量（動(dòng)態(tài)模量（MPa） 標(biāo)準(zhǔn)差（標(biāo)準(zhǔn)差（MPa）最小最小最大最大ATB-251500070001500101100013000LSPM-25140006000140010900011

56、0006.2.2 無機(jī)結(jié)合料類材料彈性模量和強(qiáng)度無機(jī)結(jié)合料類材料彈性模量和強(qiáng)度特點(diǎn)特點(diǎn) 數(shù)值變化范圍很大，由接近于水泥混凝土到接近于粒料數(shù)值變化范圍很大，由接近于水泥混凝土到接近于粒料 集料粒徑較大的混合料，試件成型較困難，試件的均質(zhì)集料粒徑較大的混合料，試件成型較困難，試件的均質(zhì) 性較差，使其試驗(yàn)測(cè)定值的變異性很大；性較差，使其試驗(yàn)測(cè)定值的變異性很大； 現(xiàn)場(chǎng)材料來源和質(zhì)量以及施工工藝和控制水平的差異很現(xiàn)場(chǎng)材料來源和質(zhì)量以及施工工藝和控制水平的差異很 大，使結(jié)構(gòu)層混合料性質(zhì)的變異性很大，并且與室內(nèi)測(cè)大，使結(jié)構(gòu)層混合料性質(zhì)的變異性很大，并且與室內(nèi)測(cè) 定結(jié)果的差別也很大；定結(jié)果的差別也很大； 環(huán)境

57、因素（溫度和濕度）的影響（收縮裂隙或裂縫），環(huán)境因素（溫度和濕度）的影響（收縮裂隙或裂縫）， 使結(jié)構(gòu)層與試件的力學(xué)性質(zhì)和參數(shù)值有較大的差異。使結(jié)構(gòu)層與試件的力學(xué)性質(zhì)和參數(shù)值有較大的差異。 測(cè)試方法測(cè)試方法 壓縮、彎拉、直接拉伸、間接拉伸壓縮、彎拉、直接拉伸、間接拉伸 單調(diào)、反復(fù)、周期加載單調(diào)、反復(fù)、周期加載 頂?shù)酌娣ê椭虚g段法應(yīng)變量測(cè)頂?shù)酌娣ê椭虚g段法應(yīng)變量測(cè) 由測(cè)試結(jié)果得到由測(cè)試結(jié)果得到：（1）周期加載壓縮彈性模量與單調(diào)加載壓縮彈性模量測(cè)定值相近。）周期加載壓縮彈性模量與單調(diào)加載壓縮彈性模量測(cè)定值相近。（2）彎拉彈性模量值與壓縮彈性模量值相近。）彎拉彈性模量值與壓縮彈性模量值相近。 可以采用

58、操作較簡便且精度較有保證的可以采用操作較簡便且精度較有保證的單調(diào)加載壓縮試驗(yàn)單調(diào)加載壓縮試驗(yàn)測(cè)測(cè)定無機(jī)結(jié)合料類材料的彈性模量。定無機(jī)結(jié)合料類材料的彈性模量。u各種方法比較各種方法比較 u 頂?shù)酌娣ㄅc側(cè)面法比較頂?shù)酌娣ㄅc側(cè)面法比較 采用頂?shù)酌娣繙y(cè)試件壓縮變形，采用頂?shù)酌娣繙y(cè)試件壓縮變形， 兩端端面有摩阻約束影響，兩端端面有摩阻約束影響， 國外的試驗(yàn)國外的試驗(yàn)規(guī)程中已摒棄這種方法。規(guī)程中已摒棄這種方法。 頂?shù)酌娣ê椭虚g段法的對(duì)比測(cè)試結(jié)果相差一個(gè)數(shù)量級(jí)。頂?shù)酌娣ê椭虚g段法的對(duì)比測(cè)試結(jié)果相差一個(gè)數(shù)量級(jí)。采用直徑與高度比為采用直徑與高度比為1：2的試件，在其的試件，在其中間段量測(cè)壓縮應(yīng)變中間段量測(cè)壓

59、縮應(yīng)變，消除端面摩阻的，消除端面摩阻的影響，得到真實(shí)應(yīng)力影響，得到真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的壓縮彈性模量。應(yīng)變關(guān)系的壓縮彈性模量。 v單調(diào)加載壓縮試驗(yàn)（中間段應(yīng)變、單調(diào)加載壓縮試驗(yàn)（中間段應(yīng)變、0.3Pmax） 試件模量與結(jié)構(gòu)層模量比較試件模量與結(jié)構(gòu)層模量比較結(jié)構(gòu)層模量為試件模量的結(jié)構(gòu)層模量為試件模量的0.58（穩(wěn)定碎石）和（穩(wěn)定碎石）和0.71倍（穩(wěn)定土）倍（穩(wěn)定土） 抗壓強(qiáng)度與彎拉強(qiáng)度關(guān)系抗壓強(qiáng)度與彎拉強(qiáng)度關(guān)系 彎拉強(qiáng)度約為抗壓強(qiáng)度的彎拉強(qiáng)度約為抗壓強(qiáng)度的20%彎拉強(qiáng)度與彎拉模量關(guān)系彎拉強(qiáng)度與彎拉模量關(guān)系60.010209rrfE 無機(jī)結(jié)合料類材料彈性模量參考值無機(jī)結(jié)合料類材料彈性模量參考值 彈

60、性模量參考值彈性模量參考值 （MPa）材料材料抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度彎拉強(qiáng)度彎拉強(qiáng)度試件模量試件模量結(jié)構(gòu)層模量結(jié)構(gòu)層模量水泥碎石、水泥碎石、二灰碎石二灰碎石強(qiáng)強(qiáng)8.012.01.62.4135001700068008500弱弱5.08.01.01.6100001350050006800水泥土、二灰土水泥土、二灰土1.55.00.31.050001000025005000石灰土石灰土0.51.0-3000500015003000 6.3 6.3 路基和粒料層回彈模量路基和粒料層回彈模量試驗(yàn)測(cè)試試驗(yàn)測(cè)試u反復(fù)加載三軸壓縮標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法反復(fù)加載三軸壓縮標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法 試件尺寸、試件制備和預(yù)加載條件試件尺寸、試件制備和