對國外瀝青路面設(shè)計指標(biāo)的評述姚祖康2003.4國外瀝青路面設(shè)計指標(biāo)設(shè)計方法瀝青面層疲勞開裂水泥處治層疲勞開裂永久變形(車轍)低溫開裂結(jié)語設(shè)計方法經(jīng)驗法

——基本思路

——CBR法

——AASHO法力學(xué)-經(jīng)驗法

——基本思路

——設(shè)計框圖

——評述設(shè)計方法

——經(jīng)驗法軸載使用性能路面結(jié)構(gòu)經(jīng)驗法

——CBR法以CBR值作為路基土和材料承載能力（抗剪切變形）的度量指標(biāo)和路面設(shè)計指標(biāo)間接、經(jīng)驗性指標(biāo)與土和材料的彈性和塑性應(yīng)變性質(zhì)無關(guān)

經(jīng)驗法

——AASHO法以現(xiàn)時服務(wù)能力指數(shù)(PSI)作為路面使用性能指標(biāo)路基土采用回彈模量指標(biāo)路面結(jié)構(gòu)層按各層材料性質(zhì)（剛度）的不同轉(zhuǎn)換為以一個結(jié)構(gòu)數(shù)(SN)表征

力學(xué)-經(jīng)驗法路面結(jié)構(gòu)

使用性能

力學(xué)響應(yīng)量荷載和環(huán)境力學(xué)-經(jīng)驗法瀝青層E1粒料層E2路基E3h1h2p

r力學(xué)-經(jīng)驗法交通環(huán)境路基材料性質(zhì)初擬路面結(jié)構(gòu)損壞分析疲勞永久變形溫度裂縫反射裂縫其它類型相應(yīng)的損壞標(biāo)準(zhǔn)選定路面結(jié)構(gòu)和材料設(shè)計可靠度力學(xué)-經(jīng)驗法力學(xué)響應(yīng)模型和分析方法土和各層材料性質(zhì)的表征和性狀模型損壞模式和損壞標(biāo)準(zhǔn)(使用性能標(biāo)準(zhǔn))路面使用性能模型

——理論分析、試驗室驗證、

HVS、試驗路、LTPP荷載作用和環(huán)境影響的考慮變異性和可靠度瀝青面層疲勞開裂瀝青混合料疲勞特性

——疲勞應(yīng)變法

——能耗法

瀝青面層疲勞開裂瀝青層疲勞壽命預(yù)估模型

——愈合作用、裂縫擴展、荷載橫向分布

——殼牌、AI、諾丁漢模型瀝青面層疲勞開裂AI-AI法;N1-諾丁漢臨界;N2-諾丁漢破壞;S-Shell法;B-加州大學(xué);A-澳大利亞水泥處治層疲勞開裂

水泥處治混合料疲勞特性

——疲勞方程

——斜率隨結(jié)合料含量增大而變緩水泥處治層疲勞開裂B-比利時(貧砼);G-英國(貧砼);M-美國;N-南非;C-中國(規(guī)范)水泥處治層疲勞開裂水泥處治層疲勞特性

——分強處治和弱處治兩類

（強度、收縮、縫隙、耐沖刷、水穩(wěn)性、碎裂）

——分三階段（開裂前、開裂、開裂后）水泥處治層疲勞開裂開裂前階段

——收縮裂縫，邊緣應(yīng)力或應(yīng)變大

應(yīng)力或應(yīng)變增大系數(shù)裂縫類型強度（MPa）層厚（mm）≤200>200中等開裂，縫隙寬≤2mm(石灰或2%~3%水泥處治)0.75~1.51.5~3.01.11.151.21.3大量開裂，縫隙寬>2mm（4%~6%水泥處治）3~121.251.4水泥處治層疲勞開裂開裂階段

——裂縫擴展

疲勞壽命修正系數(shù)層厚（mm）道路等級高速公路主要干道主要公路工業(yè)道路輕交通公路基層和底基層100~2001.22.03.0底基層>2003.05.07.5水泥處治層疲勞開裂開裂后階段

——碎裂，有效模量

——兩階段設(shè)計水泥處治層疲勞開裂

水泥處治層有效模量強度(MPa)開裂前(GPa)開裂后(MPa)范圍建議值大塊小塊(干)小塊(濕)約旦建議6~127~30143000600500800~10003~64~14102500500300500~8001.5~33~94.52000350160500~8002~631200200900.75~1.52~63.52000300160400~6000.5~31.550015070水泥處治層疲勞開裂水泥層22.5cm瀝青層4cm水泥處治層疲勞開裂

水泥處治層有效模量強度(MPa)開裂前(GPa)開裂后(MPa)范圍建議值大塊小塊(干)小塊(濕)約旦建議6~127~30143000600500800~10003~64~14102500500300500~8001.5~33~94.52000350160500~8002~631200200900.75~1.52~63.52000300160400~6000.5~31.550015070水泥處治層疲勞開裂

兩階段設(shè)計疲勞損耗1.00.50051015年基層面層水泥處治層疲勞開裂

復(fù)合式(英國)面層厚200基層材料CB10-GCB10-RCB15-GCB15-RCB20-GCB20-RCB10-GCB10-RCB10-G厚度250200180150200150墊層材料粒料,CB4.5,CB7.0CB10厚度0(路基CBR>30),150(路基CBR=30~15)350(路基CBR=15~2.5)

CB-水泥粒料；R-碎石；G-礫石；4.5-7天立方體抗壓強度適應(yīng)軸載：(2~8)×107—82kN[(0.9~3.6))×107—100kN]永久變形

路基頂面豎向壓應(yīng)變試驗路觀測統(tǒng)計分層應(yīng)變總和法瀝青混合料性質(zhì)試驗路基頂面豎向壓應(yīng)變

控制路基彈性應(yīng)變，可控制路基塑性應(yīng)變和路面永久變形

對現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)進行反算建立預(yù)估關(guān)系式路基頂面豎向壓應(yīng)變S-Shell;N-諾丁漢;A-AI;B-比利時;AU-澳大利亞;F-法國路基頂面豎向壓應(yīng)變

丹麥RTM試驗?zāi)戏荋VS試驗試驗路觀測統(tǒng)計美國Michigan(2001)——39段試驗路,LTPP數(shù)據(jù)分層應(yīng)變總和法方法重復(fù)加載試驗構(gòu)筑作用應(yīng)力與彈性和塑性應(yīng)變的本構(gòu)關(guān)系建立層狀體系應(yīng)力-應(yīng)變分析模型

驗證與修正分層應(yīng)變總和法瀝青層永久變形（Shell法）

——線彈性應(yīng)力分析

——單軸無側(cè)限蠕變試驗

瀝青混合料性質(zhì)試驗熱穩(wěn)性試驗

——Marshall，Hveem

輪跡（轍）儀試驗

——美（APL）、德、法、英、日瀝青混合料性質(zhì)試驗重復(fù)單剪試驗儀

——（RSST-CH）和（FS-S）試驗

低溫開裂

計算開裂溫度限制低粘滯度和硬瀝青的應(yīng)用限定瀝青或混合料的低溫蠕變勁度、斷裂應(yīng)變（強度）低溫開裂

溫縮應(yīng)力-強度分析

——粘彈性梁（Christison）

——溫度變化、蠕變勁度、溫度收縮系數(shù)

——溫度-強度試驗關(guān)系結(jié)語充分學(xué)習(xí)和吸收國外力學(xué)-經(jīng)驗法的研究成果和應(yīng)用經(jīng)驗不宜采用考慮因素較復(fù)雜和細致的分析方法、模型和參數(shù)，但設(shè)計方法的基本框架和思路應(yīng)合理

主要考慮兩種損壞形態(tài)：裂縫和車轍結(jié)語按結(jié)構(gòu)層的材料類型和特點，選用相應(yīng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)

——柔性基層上瀝青層的疲勞開裂

——水泥處治層的疲勞開裂

——路基和粒料層、瀝青層的永久變形

——冰凍地區(qū)瀝青層的低溫開裂結(jié)語半剛性基層瀝青路面分強、弱兩類

——弱類，采用兩階段設(shè)計，分別用基層和面層疲勞開裂控制，基層選用合適的有效模量

——強類，以基層疲勞開裂控制

——厚面層，進行車轍驗算結(jié)語柔性基層瀝青路面分厚、薄和表處三類

——厚類，以面層、粒料層和路基永久變形控制為主，輔以面層疲勞開裂控制

——薄類，控制面層疲勞開裂及粒料層和路基永久變形

——表處，以路表彎沉控制結(jié)語

瀝青面層疲勞開裂室內(nèi)疲勞試驗標(biāo)準(zhǔn)

——AASHTO標(biāo)準(zhǔn)（梁試件、4點法、常應(yīng)變）混合料疲勞方程

——以Shell和AI預(yù)估式為基礎(chǔ)，試驗修正（包括Shell勁度預(yù)估式）路面疲勞壽命預(yù)估

——試驗路經(jīng)驗修正結(jié)語

水泥處治層疲勞開裂

疲勞方程需改進、修正進一步探討結(jié)構(gòu)層破壞機理審核模量取值提