高等级沥青路面柔性基层研究.ppt

1、高等级沥青路面柔性基层研究高等级沥青路面柔性基层研究1.研究背景2.研究思路3.研究内容4.结论及创新点高等级沥青路面柔性基层研究研究背景目前，全国公路总里程达到192万公里，其中高速公路里程达4.1万公里。在已建成的高等级公路上，大多数采用了半刚性基层沥青路面结构。近年来，我国高等级公路半刚性基层沥青路面早期破坏比较严重，道路通行能力和使用性能下降，养护维修工作量和运营成本超出预期，给道路管理者带来了很大的经济压力和社会压力。除了材料、施工、超载等方面原因，半刚性路面结构缺陷是其出现早期破坏的主要原因之一。高等级沥青路面柔性基层研究研究背景半刚性基层沥青路面主要缺陷：无法避免半刚性基层收缩开

2、裂引起的反射裂缝。半刚性基层致密不透水，积水冲刷基层表面造成唧浆和界面不连续。补强需要重铺基层，维修养护时间延长，费用增加，效果也不理想。半刚性基层与沥青层之间的结合薄弱。单一的路面结构形式与我国地域广阔、气候各异，以及各地经济水平和交通量差别较大的现状不相适应。高等级沥青路面柔性基层研究研究背景柔性基层沥青路面应用及结构性能：从20世纪40年代起，欧、美等国就通过足尺试验路等试验手段，对不同类型基层的沥青路面性能特点进行了研究。研究表明，采用沥青稳定碎石基层的沥青路面具有较其他类型基层更好的路用性能，因此在世界各国得到了广泛应用。国外的使用经验表明，柔性基层沥青路面使用性能良好，绝大部分柔性

3、基层沥青路面使用15年以上才需要维修。我国曾经在多条高速公路上铺筑了柔性基层沥青路面，如京津唐高速公路、广深高速公路及成渝高速公路等采用了沥青稳定碎石或级配碎石基层，表现出良好的工作性能。高等级沥青路面柔性基层研究研究背景国外对沥青稳定基层的研究：20世纪世纪60年代以前，欧美各国铺筑了不同基层的试验路，通过长年代以前，欧美各国铺筑了不同基层的试验路，通过长期的变形和开裂情况观测，提出了沥青稳定碎石基层混合料设计方法并拟定了各种类型沥青路面结构形式，如全厚式、混合式沥青路面等。在国外，沥青稳定碎石基层经过长期研究，得到了广泛应用，已经有了较为完备的理论基础和丰富的施工经验。各国在大量实践的基础

4、上，提出了自己的设计规范。美国地沥青协会开发的DAMA路面设计程序包含了沥青稳定基层的设计方法，英国运输工程研究院沥青路面道路结构设计指南也提出了建立在经验基础上的沥青稳定基层的设计规范。高等级沥青路面柔性基层研究研究背景国内对沥青稳定基层的研究：为了解决半刚性基层沥青路面早期破坏日益突出的问题，近年来，我国公路科技工作者借鉴国外研究成果，着手沥青稳定碎石基层方面的研究。部分科研单位对沥青稳定碎石混合料的材料设计和路用性能进行了初步研究，并且修建了一些沥青稳定碎石基层试验路。总体而言，沥青稳定基层在我国研究刚刚开始，在实际应用中很少，其设计理论和技术依据还很不完善。沥青稳定碎石基层材料组成设计

5、、路用性能、施工工艺等研究尚需深入，提出适合我国国情的柔性基层沥青路面合理结构已是当务之急。高等级沥青路面柔性基层研究研究思路主要研究目标：（1）沥青稳定基层混合料组成设计方法（2）沥青稳定基层性能评价（3）柔性基层设计参数（4）柔性基层沥青路面合理结构（5）试验路铺筑与验证高等级沥青路面柔性基层研究研究思路沥青稳定基层材料组成设计反馈沥青稳定基层性能评价沥青稳定基层设计参数三维有限元结构分析轴载换算设计指标与标准柔性基层沥青路面典型结构验证材料结构试验路铺筑与长期性能监测高等级沥青路面柔性基层研究研究内容集料级配优化沥青稳定基层混合料组成设计沥青稳定基层性能评价柔性基层设计参数柔性基层沥青路

6、面合理结构试验路铺筑与验证最佳沥青用量确定方法高温稳定性 疲劳性能水稳定性 低温抗裂性抗压模量 劈裂强度级配碎石非线性路面力学响应三维粘弹性分析轴载换算方法 典型结构施工工艺 施工质量控制方法性能观测分析高等级沥青路面柔性基层研究沥青稳定基层材料组成设计原材料沥青：大港AH-50、中海AH-70、韩国SK AH-70试验项目（25，100g，5s）针入度（0.1mm）（15，5cm/min）延度（cm）（10，5cm/min）延度（cm）（环球法）软化点（）针入度指数PI溶解度（%）闪点（）（蒸馏法）含蜡量（%）质量损失（%）韩国SK AH-707210024.752.2-0.8299.592

7、852.2-0.16中海AH-706810023.550.0-0.9099.592782.3-0.18大港AH-50568018.259.30.8199.763062.7-0.29TFOT后（163，5h）25残留针入度比（%）10残留延度（cm）64.58.762.58.065.26.6高等级沥青路面柔性基层研究沥青稳定基层材料组成设计原材料沥青SHRP指标检测结果高等级沥青路面柔性基层研究沥青稳定基层材料组成设计原材料集料：粗细集料选用石灰岩集料，矿粉采用磨细石灰岩。高等级沥青路面柔性基层研究沥青稳定基层材料组成设计原材料高等级沥青路面柔性基层研究通过率(%)沥青稳定基层材料组成设计集料级

8、配10090807060504030201001#2#3#4#5#0.075 0.150.30.61.182.364.759.513.2161926.531.5筛孔(mm)ATB25试验级配曲线高等级沥青路面柔性基层研究通过率（%）沥青稳定基层材料组成设计集料级配10090807060504030201006#7#8#9#0.075 0.150.30.61.18 2.36 4.759.513.2161926.5 31.5 37.5筛孔（mm）ATB30试验级配曲线高等级沥青路面柔性基层研究沥青稳定基层材料组成设计集料级配在设计沥青稳定碎石级配时，为形成嵌挤骨架结构，4.75mm通过率应接近30

9、%。高等级沥青路面柔性基层研究最佳油石比（%）沥青稳定基层材料组成设计最佳沥青用量确定大型马歇尔方法3.23.132.92.82.72.61#2#3#4#5#6#7#8#9#级配空隙率和饱和度随沥青用量的增加变化明显，在确定沥青稳定碎石混合料最佳沥青用量时起主要控制作用。综合考虑混合料的结构特点和马歇尔参数的差异，ATB25级配中2级配较优，而ATB30级配中7级配较优。高等级沥青路面柔性基层研究沥青稳定基层材料组成设计最佳沥青用量确定Superpave旋转压实体积法旋转压实体积法高等级沥青路面柔性基层研究沥青稳定基层材料组成设计最佳沥青用量确定GTM法法最佳沥青用量的确定指标：1）应变比（旋

10、转压实的稳定度）应变比（旋转压实的稳定度GSI）2）抗剪强度安全系数）抗剪强度安全系数GSF3）最大密度）最大密度对于2#级配，采用中海AH-70、大港AH-50两种沥青，进行GTM试验，设计压强采用0.7MPa，机器角0.8。高等级沥青路面柔性基层研究最佳油石比，%沥青稳定基层材料组成设计最佳沥青用量确定三种方法对比GTM法、大马歇尔法、Superpave旋转压实体积法3.43.33.23.132.92.82.72.62.5AH-50GTM法AH-50大马歇尔 AH-50SCG法AH-70GTM法AH-70大马歇尔 AH-70SCG法法法沥青及最佳油石比确定方法三种方法确定的最佳油石比关系高

11、等级沥青路面柔性基层研究密度，g/cm3空隙率，%2.62.21.8沥青稳定基层材料组成设计最佳沥青用量确定2.512.5三种方法最佳油石比时的密度关系2.492.482.472.46AH-50GTM法 AH-50大马歇AH-50SGC法 AH-70GTM法 AH-70大马歇AH-70SGC法尔法尔法沥青及最佳油石比确定方法4.23.83.43三种方法最佳油石比时的空隙率关系1.4AH-50GTM法AH-50大马歇尔 AH-50SGC法AH-70GTM法AH-70大马歇尔 AH-70SGC法法沥青及最佳油石比确定方法法高等级沥青路面柔性基层研究沥青稳定基层材料组成设计最佳沥青用量确定 三种方法

12、确定的沥青稳定碎石基层混合料最佳沥青用量基本相同。但GTM法在最佳沥青用量时混合料的密度最大、空隙率最小，也就是说GTM方法设计出的沥青混合料具有最大的密实度和最强的抗变形能力，因此在具备GTM试验条件时，尤其对于重载交通高速公路的沥青路面，应该采用GTM方法进行沥青混合料设计，并以此作为施工控制的标准。但在目前不具备GTM和Superpave旋转压实设备情况下，仍可采用大马歇尔法进行沥青稳定碎石基层的材料设计，但可根据GTM和大马歇尔试验获得的沥青混合料密度和空隙率试验结果的对比关系，提高现场压实的控制标准，提高压实功能，获得较高压实度和密度。高等级沥青路面柔性基层研究研究内容集料级配优化沥

13、青稳定基层混合料组成设计沥青稳定基层性能评价柔性基层设计参数柔性基层沥青路面合理结构试验路铺筑与验证最佳沥青用量确定方法高温稳定性 疲劳性能水稳定性 低温抗裂性抗压模量 劈裂强度级配碎石非线性路面力学响应三维粘弹性分析轴载换算方法 典型结构施工工艺 施工质量控制方法性能观测分析高等级沥青路面柔性基层研究动稳定度，次/mm级配沥青稳定基层性能评价高温稳定性车辙试验220020001800160014001200100080060040020001#2#3#4#5#6#7#8#9#不同级配沥青稳定碎石基层混合料的动稳定度粗集料形成嵌挤结构能大大提高其抗车辙能力；但粗集料过多使沥青混合料的空隙率增加

14、，使其抗车辙能力显著降低。高等级沥青路面柔性基层研究沥青稳定基层性能评价高温稳定性对于同种级配，大港AH-50沥青混合料的动稳定度远大于韩国SK AH-70沥青沥青和中海AH-70沥青混合料，韩国SKAH-70沥青和中海AH-70沥青混合料的动稳定度相差不大。选用针入度小、稠度大、PG分级高温稳定性好的沥青能明显提高沥青稳定碎石基层混合料的高温稳定性。高等级沥青路面柔性基层研究动稳定度，次/mm沥青稳定基层性能评价高温稳定性32002800240020001600120080040002#7#22.533.544.5油石比，%沥青含量对混合料的动稳定度的影响动稳定度随着沥青用量的增加而减小，在

15、最佳沥青条件下，混合料的高温稳定性并不是最佳，适当减小沥青用量，能明显提高抗车辙能力。高等级沥青路面柔性基层研究动稳定度，次/mm沥青稳定基层性能评价高温稳定性80007200640056004800400032002400160080002#7#203040506070温度，试验温度与沥青稳定碎石动稳定度关系动稳定度随着温度升高而迅速下降，7#级配的动稳定度受温度影响比2#级配更显著。级配更显著。高等级沥青路面柔性基层研究沥青稳定基层性能评价高温稳定性随车辙板厚度的增加，动稳定度有所增加。由于沥青稳定碎石公称最大粒径一般在26.5mm以上，按照压实厚度大于公称最大粒径2.5倍的要求，采用7c

16、m厚车辙板更适宜大粒径沥青碎石的动稳定度评价。高等级沥青路面柔性基层研究残留稳定度，%沥青稳定基层性能评价水稳定性浸水马歇尔试验10090807060504030201001#2.82#3.03#3.14#3.15#3.16#2.87#2.98#2.99#2.9级配及最佳油石比不同级配沥青稳定碎石浸水马歇尔残留稳定度浸水马歇尔试验对沥青混合料水稳定性的区别能力不强，不是评价沥青碎石稳定基层混合料水稳定性最有效方法。高等级沥青路面柔性基层研究沥青稳定基层性能评价水稳定性冻融劈裂试验采用冻融劈裂试验可以较好地评价大粒径沥青混合料的水稳定性。沥青稳定碎石基层混合料具有良好的抗水损害能力。高等级沥青路

17、面柔性基层研究沥青稳定基层性能评价低温抗裂性低温弯曲试验ATB25沥青稳定碎石基层采用韩国SK AH70沥青和大港沥青和大港AH50沥青，低温抗裂性能无明显差别，均能满足沥青，低温抗裂性能无明显差别，均能满足要求。ATB30高等级沥青路面柔性基层研究沥青稳定基层性能评价耐疲劳性室内疲劳试验成型方法：轮碾压实并切割成小梁的方法成型试件；小梁尺寸：50.0mm63.5mm381.0mm；加载方式：常应力三分点加载；加载波形和频率：10Hz连续式半正弦波荷载；试验温度：15。lg N f =k+n lg max118.5118.5355.5118.5单位：mm弯曲应力高等级沥青路面柔性基层研究沥青稳

18、定基层性能评价耐疲劳性高等级沥青路面柔性基层研究lgNlgN43沥青稳定基层性能评价耐疲劳性65431级配2级配3级配4级配5级配66级配257级配8级配-0.6-0.5-0.4-0.3-0.2lg（/max）-0.19级配ATB25疲劳曲线粗集料多，空隙率大，沥青用量2-0.6-0.5-0.4-0.3-0.2-0.1少的沥青稳定疲劳性能较差。lg（/max）ATB30疲劳曲线高等级沥青路面柔性基层研究疲劳寿命（次）沥青稳定基层性能评价耐疲劳性300002500020000150001000050000ATB25ATB30韩国SKAH-70中海AH70大港AH50ATB25（2）与ATB30（

19、7）的疲劳寿命对比（应力比0.4）ATB25混合料疲劳寿命略长于ATB30混合料。高等级沥青路面柔性基层研究lgNlgN655沥青稳定基层性能评价耐疲劳性6432韩国SK AH70沥青中海 AH70沥青大港AH50沥青43韩国SK AH70沥青中海 AH70沥青大港AH50沥青-0.6-0.5-0.4-0.3-0.2-0.122级配lg（/max）-0.6-0.5-0.47级配-0.3-0.2lg（/max）-0.1不同沥青的疲劳性能非常接近，但采用大港AH-50沥青的n值绝对值较大，说明采用低标号沥青的沥青稳定基层对应力水平变化更敏感一些。高等级沥青路面柔性基层研究 沥青稳定基层性能评价耐疲

20、劳性加载间歇时间裂缝发展现场修正系数667荷载横向分布系数取不同混合料的平均值作为沥青稳定基层的疲劳参数，因此可以获得如下沥青稳定基层疲劳模型：lg N f =3.75 3.85 lgmax沥青稳定基层的抗拉强度结构系数为：R =maxK sK s =0.106 N e0.26高等级沥青路面柔性基层研究研究内容集料级配优化沥青稳定基层混合料组成设计沥青稳定基层性能评价柔性基层设计参数柔性基层沥青路面合理结构试验路铺筑与验证最佳沥青用量确定方法高温稳定性 疲劳性能水稳定性 低温抗裂性抗压模量 劈裂强度级配碎石非线性路面力学响应三维粘弹性分析轴载换算方法 典型结构施工工艺 施工质量控制方法性能观测

21、分析高等级沥青路面柔性基层研究无侧限抗压强度，MPa柔性基层设计参数沥青稳定碎石抗压强度181614121086420中海AH-70沥 大港AH-50沥 韩国SKAH-70 中海AH-70沥 大港AH-50沥 韩国SKAH-70沥青稳定碎石无侧限抗压强度青2#青2#沥青2#青7#青7#沥青7#2015对于同种沥青，7#的无侧限抗压强度大于2#级配，对于同一级配，韩国SKAH-70沥青的无侧限抗压强度最大。沥青的无侧限抗压强度最大。沥青稳定碎石基层混合料的无侧限抗压强度比半刚性材料大，表明密级配沥青稳定碎石基层混合料具有较好的抗压性能。高等级沥青路面柔性基层研究抗压回弹模量（MPa）柔性基层设计

22、参数沥青稳定碎石抗压模量3000250020001500100050002015沥青稳定碎石抗压回弹模量2#中海AH-702#大港AH-502#韩国SKAH-707#中海AH-707#大港AH-507#韩国SKAH-70水泥稳定碎石 二灰稳定碎石对于同种沥青，7#级配和2#级配的抗压回弹模量相差很小；对于同一级配，采用大港AH-50沥青的混合料抗压回弹模量较大，采用中海AH-70沥青和韩国SK AH-70沥青的混合料的抗压回弹模量非常接近。沥青的混合料的抗压回弹模量非常接近。沥青稳定碎石基层混合料的抗压回弹模量较半刚性材料大。推荐密级配沥青稳定碎石基层的抗压回弹模量为：900MPa1100MP

23、a（20）、1300MPa1500MPa（15）。高等级沥青路面柔性基层研究劈裂强度，MPa柔性基层设计参数沥青稳定碎石劈裂强度1.81.61.41.210.80.60.40.20中海AH-70 大港AH-50 韩国SKAH-中海AH-70 大港AH-50 韩国SKAH-水泥稳定 二灰稳定沥青稳定碎石劈裂强度沥青2#沥青2#70沥青2#沥青7#沥青7#70沥青7#对同种沥青，ATB30的劈裂强度略大于ATB25。对于同一级配，韩国SKAH-70沥青的劈裂强度最大，中海沥青的劈裂强度最大，中海AH-70沥青劈裂抗拉强度次之，大港沥青劈裂抗拉强度次之，大港AH-50沥青的劈裂抗拉强度最小。沥青的劈

24、裂抗拉强度最小。密级配沥青稳定碎石基层的劈裂强度平均值为1.474Mpa，较半刚性基层的劈裂强度大。推荐密级配沥青稳定碎石基层劈裂强度为1.0MPa1.2MPa。高等级沥青路面柔性基层研究预估回弹模量（MPa）极值（MPa）0柔性基层设计参数级配碎石模量级配碎石非线性：400E=K1 K 2800600等值线3503002504002001501005002000式（5-2）式（5-3）沥青面层 沥青面层级配碎石 土基模量200400600800模量厚度厚度实际回弹模量（MPa）级配碎石模量影响因素正交分析级配碎石模量预估结果各因素对级配碎石层弹性模量的影响按从大到小的顺序为：沥青面层厚度土基

25、模量级配碎石层厚度沥青面层模量。级配碎石弹性模量预估公式：E2 =0.646E10.267 H10.734 H 2 0.219 E0 0.241K10.778E2 =0.122H10.732E00.242K10.821高等级沥青路面柔性基层研究研究内容集料级配优化沥青稳定基层混合料组成设计沥青稳定基层性能评价柔性基层设计参数柔性基层沥青路面合理结构试验路铺筑与验证最佳沥青用量确定方法高温稳定性 疲劳性能水稳定性 低温抗裂性抗压模量 劈裂强度级配碎石非线性路面力学响应三维粘弹性分析轴载换算方法 典型结构施工工艺 施工质量控制方法性能观测分析高等级沥青路面柔性基层研究柔性基层沥青路面合理结构路面力

26、学响应分析结构14为“倒装结构”，结构形式为沥青碎石级配碎石半刚性下卧层；结构58为“组合式结构”，结构形式为沥青碎石半刚性下卧层；结构9为“全柔性结构”，结构形式为沥青碎石级配碎石。高等级沥青路面柔性基层研究柔性基层沥青路面合理结构路面力学响应分析沥青路面实体加载模型与单元划分计算模型（约束及荷载布置）对垂直于路线方向两侧取自由表面，不进行约束；对延路线方向两侧y方向（延路线方向）进行约束；模型底面完全约束。高等级沥青路面柔性基层研究路表弯沉（0.01mm）0.00柔性基层沥青路面合理结构路面力学响应分析线弹性和非线性分析的对比-1.5-1-0.500.511.5-5.00-10.00-15

27、.00-20.00-25.00距双轮中心距离（m）非线性线弹性实测代表弯沉值计算路面结构线弹性和非线性计算结果的比较在考虑了材料的非线性后，理论弯沉与实测弯沉更为接近，在柔性基层沥青路面的结构分析和设计中，考虑土基和路面材料的非线性特性是有必要的。高等级沥青路面柔性基层研究路表弯沉(0.01mm)路表弯沉(0.01mm)柔性基层沥青路面合理结构路面力学响应分析路表弯沉28262422222120191817205101520251651015沥青碎石基层厚度(cm)2025沥青碎石基层厚度(cm)“倒装结构”路表弯沉与沥青碎石层厚度的关系“组合式结构”路表弯沉与沥青碎石层厚度关系随着沥青碎石基

28、层厚度的增加，级配碎石层的减薄，路表弯沉有逐渐减小的趋势。随着沥青碎石层厚度的增加，弯沉的减小速度逐步减缓，当沥青碎石层达到16cm后，路表弯沉趋于稳定，再增加沥青碎石层厚度对于减小路表弯沉的意义不大。高等级沥青路面柔性基层研究柔性基层沥青路面合理结构路面力学响应分析结构3竖向位移分布云图结构7竖向位移分布云图结构9竖向位移分布云图高等级沥青路面柔性基层研究厚度（m）柔性基层沥青路面合理结构路面力学响应分析0-1.5-1.0-0.5-5 0.00.51.01.5-10-15-20-25-30-35距轮隙中心距离（m）不同路面结构类型弯沉比较结构三结构七结构九在路面厚度和沥青层厚度相同的情况下，

29、“组合结构组合结构”路面结构能够路面结构能够承受的标准轴载作用次数最多，“倒装结构”次之，“全柔性结构”相对较少。“组合结构组合结构”路面适用于承担特重交通和重交通的高等级公路，路面适用于承担特重交通和重交通的高等级公路，对于承担重交通和中等交通量的沥青路面可以选用“倒装结构”路面，“全柔性全柔性”路面结构适用于中等和相对较轻交通量的沥青路面。路面结构适用于中等和相对较轻交通量的沥青路面。高等级沥青路面柔性基层研究柔性基层沥青路面合理结构路面力学响应分析水平应力结构3水平应力竖向分布图结构7水平应力竖向分布图结构9水平应力竖向分布图“倒装结构”路面内的拉应力有两个峰值，分别位于沥青层底和半刚性

30、下卧层底；“组合式结构”内的拉应力只有一个峰值，位于半刚性下卧层底部，其沥青层不受拉；“全柔性结构”内拉应力峰值位于沥青层底部。高等级沥青路面柔性基层研究沥青层底水平应力（MPa）半刚性层层底水平应力（MPa）柔性基层沥青路面合理结构路面力学响应分析0.030.020.010-0.01-0.02-0.030.0350.030.0250.020.0150.010510 15沥青碎石基层厚度（cm）20250.005123456789倒装结构组合式结构路面结构沥青层底水平应力与沥青层厚度关系不同路面结构的半刚性层底水平应力图“组合式结构组合式结构”路面的疲劳寿命由半刚性下卧层的疲劳寿命控制；路面的

31、疲劳寿命由半刚性下卧层的疲劳寿命控制；“倒装结构倒装结构”路面的疲劳寿命可能由沥青层底拉应力控制，也可能由半刚性路面的疲劳寿命可能由沥青层底拉应力控制，也可能由半刚性下卧层层底拉应力控制；“全柔性结构全柔性结构”路面的疲劳寿命受沥青层底拉应力控制。路面的疲劳寿命受沥青层底拉应力控制。高等级沥青路面柔性基层研究柔性基层沥青路面合理结构路面力学响应分析剪应力沥青路面内最大剪应力位置沥青路面中各层的最大剪应力出现在路面模型的两条对角线上靠近荷载作用点的附近，且具体位置并不固定，而是随着深度的增加，沿对角线逐渐远离荷载位置。高等级沥青路面柔性基层研究上面层层底剪应力（MPa）中面层底剪应力（MPa）沥

32、青层底剪应力（MPa）0柔性基层沥青路面合理结构路面力学响应分析0.120.080.040.000.080.060.040.020.000.080.060.040.02123456789123456789123456789路面结构路面结构路面结构层间完全光滑层间完全连续层间完全光滑 层间完全连续层间完全光滑层间完全连续不同路面结构剪应力比较 层间接触条件对剪应力大小有很大影响，层间完全光滑时得到的剪应力比层间完全连续时得到的剪应力大得多。半刚性基层沥青路面很难达到完全连续接触，沥青层内剪应力往往较柔性基层沥青路面的剪应力大，就更容易出现车辙。随着沥青稳定基层厚度的增加，不论层间连续还是光滑，沥

33、青混凝土上面层和中面层的剪应力都减小。沥青路面的车辙深度并非随沥青层厚度的增加而增加。从半刚性基层沥青路面过渡到组合式沥青路面，可以减小沥青层剪应力，因而不会出现车辙深度增加的情况。高等级沥青路面柔性基层研究图示柔性基层沥青路面合理结构轴载换算荷载图示图示0图示0按比利时式得A=0.008P+156图示高等级沥青路面柔性基层研究路表弯沉（0.01mm）路表弯沉（0.01mm）路表弯沉（0.01mm）路表弯沉（0.01mm）路表弯沉（0.01mm）路表弯沉（0.01mm）路表弯沉（0.01mm）路表弯沉（0.01mm）路表弯沉（0.01mm）0000.85752706050403020柔性基层沥

34、青路面合理结构轴载换算706050403020100y =0.9374x0.7394R2 =0.9881100 200轴重（KN）3006050403020100y =0.6753x0.7965R2 =0.98960 100 200轴重（KN）3006050403020100y =0.582x0.8172R2 =0.9902100 200轴重（KN）3006050403020100y =0.5318x0.834R2 =0.9906100 200轴重（KN）3005040y =0.3405x0.8794R2 =0.99165040y =0.3762x0.8624R2 =0.99125040y =

35、0.3972xR =0.99115040y =0.4065x0.8558R2 =0.991130201003020100302010030201000100200300010020030001002003000100200300轴重（KN）轴重（KN）轴重（KN）轴重（KN）100y =1.0844x0.7195R2 =0.98739种路面结构路表弯沉与轴重关系种路面结构路表弯沉与轴重关系l=aP n10100200300轴重（KN）高等级沥青路面柔性基层研究拉应力（MPa）拉应力（MPa）拉应力（MPa）拉应力（MPa）拉应力（MPa）0.86080.8695柔性基层沥青路面合理结构轴载换算

36、0.080.080.080.060.04y =0.0004xR2 =0.99780.060.04y=0.0004xR2 =0.99780.060.04y=0.0003x0.881R2 =0.99780.020.020.0200100 200轴重（KN）30000100 200轴重（KN）30000100 200轴重（KN）3000.080.060.04y =0.0007x0.8194R2 =0.99430.080.060.04y=0.0002x0.8895R2 =0.99775种路面结构沥青层底拉种路面结构沥青层底拉应力与轴重关系0.020.0200100 200轴重（KN）30000100

37、200轴重（KN）300高等级沥青路面柔性基层研究拉应力（MPa）拉应力（MPa）拉应力（MPa）拉应力（MPa）拉应力（MPa）拉应力（MPa）拉应力（MPa）拉应力（MPa）22柔性基层沥青路面合理结构轴载换算0.080.080.080.080.060.04y =0.0004x0.8316R2 =0.9980.060.04y =0.0005x0.8346R2 =0.99790.060.04y =0.0004x0.8375R2 =0.99790.060.04y =0.0004x0.8405R2 =0.99790.020.020.020.0200100200300001002003000010

38、0200300001002003000.08轴重（KN）0.08轴重（KN）0.08轴重（KN）0.08轴重（KN）0.060.04y =0.0004x0.8434R =0.99790.060.04y =0.0004x0.8463R2 =0.99790.060.04y =0.0004x0.8492R2 =0.99790.060.04y =0.0004x0.8521R =0.99790.020.020.020.0200100 200轴重（KN）30000100 200轴重（KN）30000100 200轴重（KN）30000100 200轴重（KN）3008种路面结构半刚性下卧层层底拉应力与轴重

39、关系种路面结构半刚性下卧层层底拉应力与轴重关系高等级沥青路面柔性基层研究N1 P2 P P2 P P2 P 柔性基层沥青路面合理结构轴载换算1）柔性基层沥青路面以路表弯沉等效的轴载换算公式为：3.84=N 2 1 2）柔性基层沥青路面以沥青层底拉应力等效的轴载换算公式为:N1N 2=1 3.933）对于具有半刚性下卧层的柔性基层沥青路面，以半刚性下卧层底拉应力等效的轴载换算公式为：N1N 2=1 7.654）柔性基层沥青路面的轴载换算系数明显小于半刚性基层路面，表明柔性基层沥青路面对于重载交通的轴载敏感性小于半刚性基层路面，更能适应我国公路运输中超载超限问题突出的现状。高等级沥青路面柔性基层研

40、究基层厚度（cm）3025柔性基层沥青路面合理结构典型路面结构土基强度划分2015105020406080100土基回弹模量（MPa）Ne=3000万次Ne=4000万次Ne=5000万次基层厚度随土基模量变化按土基回弹模量对柔性基层沥青路面中沥青碎石基层厚度影响的敏感性，将我国土基强度划分为四个等级：S1：S2：S3：S4：3040（Mpa）；4050（Mpa）；5065（Mpa）；6580（Mpa）。高等级沥青路面柔性基层研究基层厚度（cm）30T2：T3：T4：T5：T1：柔性基层沥青路面合理结构典型路面结构40交通量等级划分2010002000400060008000100001200

41、0累计轴次（万次）E0=30MPaE0=40MPaE0=50MPaE0=65MPa基层厚度随土基模量变化按累计当量轴次对柔性基层沥青路面中沥青碎石基层厚度影响的敏感性，将我国主要道路交通量划分为五个等级：2001000（万次）；10002000（万次）；20004000（万次）；40007000（万次）；700010000（万次）。高等级沥青路面柔性基层研究柔性基层沥青路面合理结构典型路面结构青海马平试验路四川南（充）广（安）试验路沥青层合适厚度浙江加速加载试验路沪宁高速公路拓宽工程试验段邯长高速公路试验段武合高速公路试验段对于铺筑沥青稳定基层的沥青路面，沥青混凝土面层厚度为9cm12cm，一

42、般分两层铺筑。沥青稳定碎石基层厚度为8cm20cm，对于承担特重交通的高速公路，可适当放宽。建议以811cm作为沥青稳定碎石基层的最小厚度。级配碎石层厚度为12cm40cm，若下卧层为半刚性结构层，级配碎石一般为12cm20cm，单层压实；若级配碎石直接铺筑于土基之上，一般取20cm40cm，压实层厚度不宜太厚也不宜太薄，超过，压实层厚度不宜太厚也不宜太薄，超过30cm后，为了保证后，为了保证压实效果，一般分两层铺筑碾压。根据本课题的计算分析，并考虑到我国现在的经济状况，沥青层总厚度以不超过30cm为宜，本课题建议沥青稳定碎石基层的最大厚度不超过20cm。高等级沥青路面柔性基层研究柔性基层沥青

43、路面合理结构典型路面结构高等级沥青路面柔性基层研究柔性基层沥青路面合理结构典型路面结构高等级沥青路面柔性基层研究柔性基层沥青路面合理结构典型路面结构高等级沥青路面柔性基层研究研究内容集料级配优化沥青稳定基层混合料组成设计沥青稳定基层性能评价柔性基层设计参数柔性基层沥青路面合理结构试验路铺筑与验证最佳沥青用量确定方法高温稳定性 疲劳性能水稳定性 低温抗裂性抗压模量 劈裂强度级配碎石非线性路面力学响应三维粘弹性分析轴载换算方法 典型结构施工工艺 施工质量控制方法性能观测分析高等级沥青路面柔性基层研究试验路铺筑与验证邯长试验路设计交通量：重车方向累计当量轴次11775万次，轻车方向3686万次。高等

44、级沥青路面柔性基层研究试验路铺筑与验证邯长试验路级配碎石施工高等级沥青路面柔性基层研究试验路铺筑与验证邯长试验路沥青稳定基层施工基于GTM法、马歇尔试验法密度进行压实质量检测的现场双控指标；沥青稳定碎石施工工艺及施工要求。高等级沥青路面柔性基层研究试验路铺筑与验证邯长试验路通车一年后路况通车两年后路况通过近两年重载交通的作用，柔性基层沥青路面未出现裂缝、变形、水损坏等早期破坏现象，具有优良的抗重载交通荷载疲劳和抗车辙性能，适宜于重交通路面。高等级沥青路面柔性基层研究试验路铺筑与验证武合试验路级配碎石施工高等级沥青路面柔性基层研究试验路铺筑与验证武合试验路沥青稳定基层施工高等级沥青路面柔性基层研

45、究试验路铺筑与验证武合试验路高等级沥青路面柔性基层研究研究结论一沥青稳定基层材料组成设计方法研究1）结合沥青稳定基层混合料性能的要求，对韩国）结合沥青稳定基层混合料性能的要求，对韩国SK AH-70、中海、中海AH-70和和大港AH-50三种沥青和一种集料的物理力学性质进行了试验评价。2）对）对ATB25的的5种级配和种级配和ATB30的的4种级配的骨架嵌挤结构进行了分析，优种级配的骨架嵌挤结构进行了分析，优选出骨架嵌挤结构最好、施工和易性好的2、7级配作为沥青稳定碎石基层的目标级配。3）采用大马歇尔法、）采用大马歇尔法、Superpave旋转压实体积、旋转压实体积、GTM法三种方法对沥青稳法

46、三种方法对沥青稳定碎石基层混合料组成设计进行对比研究表明：三种方法确定的沥青稳定碎石基层混合料最佳沥青用量基本相同。但GTM方法设计出的沥青混合料具有最大的密实度和最强的抗变形能力，因此在具备GTM试验条件时，尤其对于重载交通高速公路的沥青路面，应该采用GTM方法进行沥青混合料设计，并以此作为施工控制的标准。在目前不具备GTM和Superpave旋转压实设备情况下，仍可采用大马歇尔法进行沥青稳定碎石基层的材料设计，但可根据GTM和大马歇尔试验获得的沥青混合料密度和空隙率试验结果的对比关系，提高现场压实的控制标准，提高压实功能，获得较高的路面密实度。高等级沥青路面柔性基层研究研究结论二柔性基层沥

47、青路面材料性能及参数研究1）采用低标号大港）采用低标号大港AH-50号沥青的混合料比采用高标号号沥青的混合料比采用高标号AH-70号沥青的混合号沥青的混合料的动稳定度提高80左右；同种级配沥青碎石30动稳定度是45动稳定度的1.64倍，是60动稳定度的2.65倍。2）7cm厚车辙板的动稳定度大于厚车辙板的动稳定度大于5cm车辙板；由于沥青稳定碎石公称最大粒车辙板；由于沥青稳定碎石公称最大粒径一般在26.5mm以上，按照压实厚度大于公称最大粒径2.5倍的要求，采用7cm厚车辙板更适宜大粒径沥青碎石的动稳定度评价。3）浸水马歇尔试验不能充分地反映沥青稳定碎石基层水稳定性的真实情况，）浸水马歇尔试验

48、不能充分地反映沥青稳定碎石基层水稳定性的真实情况，建议采用冻融劈裂强度评价沥青稳定碎石的水稳定性；本课题研究推荐的沥青稳定碎石基层混合料具有良好的抗水损害能力。4）通过小梁弯曲试验评价沥青稳定碎石基层的低温抗裂性，本课题推荐采用）通过小梁弯曲试验评价沥青稳定碎石基层的低温抗裂性，本课题推荐采用的AH-70、AH-50沥青稳定基层混合料低温抗裂性能均能满足要求。高等级沥青路面柔性基层研究研究结论5）密级配沥青稳定碎石基层混合料劈裂强度和抗压回弹模量比半刚性基层）密级配沥青稳定碎石基层混合料劈裂强度和抗压回弹模量比半刚性基层大，能够抵抗重载交通荷载的作用；6)对3种沥青9种级配的沥青稳定基层试件进

49、行了常应力的三分点加载小梁弯曲疲劳试验，建立了相应的疲劳方程；低标号沥青稳定碎石对应力水平变化更敏感一些；中海AH-70、大港AH-50沥青稳定碎石均能满足抗疲劳性能要求。7）对室内获得的沥青稳定碎石基层疲劳方程进行了现场修正，获得沥青稳定）对室内获得的沥青稳定碎石基层疲劳方程进行了现场修正，获得沥青稳定基层疲劳模型，并在此基础上提出了沥青稳定基层的抗拉强度结构系数公式。高等级沥青路面柔性基层研究研究结论三柔性基层沥青路面合理结构研究1）考虑了沥青混合料的粘弹性理论及土基和级配碎石的非线性，建立了柔性）考虑了沥青混合料的粘弹性理论及土基和级配碎石的非线性，建立了柔性基层沥青路面典型结构的三维实

50、体模型，对“倒装结构”、“组合式结构组合式结构”、“全柔性结构全柔性结构”等不同类型柔性基层沥青路面的力学响应进行了分析。等不同类型柔性基层沥青路面的力学响应进行了分析。当沥青碎石层超过16cm后，增加其厚度对于减小路表弯沉的意义不大。“组合式结构”的柔性基层路面的疲劳寿命由半刚性层层底弯拉应力控制；全柔性路面的疲劳寿命由沥青碎石基层层底弯拉应力控制，而对于“倒装结构”的柔性基层沥青路面的疲劳寿命由半刚性下卧层层底的弯拉应力和沥青层底弯拉应力共同控制。当层间完全滑动时，各种路面结构中沥青层的剪应力均大幅增加，因而柔性基层沥青路面必须做好层间粘结。采用较厚的沥青层，可以减小路面面层内剪应力，因此