路基路面的強(qiáng)度控制參數(shù)的研究

　　一、主要研究目標(biāo)和研究內(nèi)容 $lesson$

　　本課題的主要研究目標(biāo)是：1.對現(xiàn)有的實驗方法進(jìn)行梳理，使之標(biāo)準(zhǔn)化;2.針對我國的氣候和材料特性提出材料參數(shù)的參考值;3.寫出指南，為規(guī)范修訂提供充足的依據(jù)。

　　主要研究內(nèi)容包括：

　　1.根據(jù)氣候因素和路基路面材料的特點對其進(jìn)行分區(qū)，提出氣候分區(qū)和材料分類。

　　2.路面使用現(xiàn)狀的調(diào)查和試驗：

　　(1)各種地質(zhì)條件下，不同地區(qū)現(xiàn)有道路的結(jié)構(gòu)，包括結(jié)構(gòu)組合、結(jié)構(gòu)層厚度以及各結(jié)構(gòu)層材料類型;

　　(2)不同使用年限的現(xiàn)有道路的服務(wù)水平和使用狀況，包括PCI、RQI、AADT等，以了解道路使用要求;

　　(3)現(xiàn)有道路主要損壞類型和原因調(diào)查。包括損壞的類型、損壞程度、損壞范圍、原因等，以了解道路損壞特點;

　　(4)對現(xiàn)有道路的典型結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度調(diào)查。包括結(jié)構(gòu)層的現(xiàn)場試驗測量和芯樣的實驗室試驗評價。

　　3.根據(jù)氣候、土質(zhì)、水文、交通和筑路材料的特性，通過現(xiàn)場調(diào)查和現(xiàn)場試驗，確定合理的路基路面強(qiáng)度控制參數(shù)(包括驗證已有參數(shù)的適用性及在必要時提出新的強(qiáng)度控制參數(shù))。

　　(1)根據(jù)不同地區(qū)的土壤和當(dāng)?shù)刂凡牧系膹?qiáng)度和路用特性，結(jié)合交通要求和環(huán)境狀況確定合理的路基和路面各層材料的強(qiáng)度控制參數(shù);

　　(2)驗證路面結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度控制參數(shù)――彎沉的適用性(測試方法和標(biāo)準(zhǔn)制定)，材料強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度關(guān)系研究;

　　(3)通過研究，盡可能將設(shè)計參數(shù)與施工檢測參數(shù)統(tǒng)一起來。

　　4.對目前應(yīng)用的路基路面強(qiáng)度控制參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗證和修訂。

　　5.驗證或改進(jìn)強(qiáng)度控制參數(shù)的測試(或檢測)方法，試驗方法標(biāo)準(zhǔn)化：

　　(1)根據(jù)上述研究成果及不同地區(qū)的氣候、土質(zhì)和交通大小等特點，并結(jié)合目前測試儀器的使用情況對部分參數(shù)的測試或檢測方法進(jìn)行改進(jìn)，提出嚴(yán)格明確的試驗和測試條件，使試驗過程標(biāo)準(zhǔn)化;

　　(2)對測試儀器和方法進(jìn)行改進(jìn)或補(bǔ)充。

　　6.各類強(qiáng)度參數(shù)的實測和標(biāo)準(zhǔn)制定：

　　(1)路基路面強(qiáng)度控制標(biāo)準(zhǔn)的制定;考慮整體性能對材料參數(shù)的要求;

　　(2)同一控制參數(shù)不同測試方法之間的相關(guān)關(guān)系建立。

　　7.嘗試建立各層材料強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度之間的定性或定量關(guān)系，并與路面使用性能聯(lián)系起來。

　　8.最后針對不同地區(qū)的氣候土質(zhì)水文狀況，歸納出一套完整的路基路面強(qiáng)度控制參數(shù)體系及標(biāo)準(zhǔn)，寫出使用指南。

　　二、主要研究成果

　　1.通過大量的現(xiàn)場調(diào)查和研究對瀝青路面的損壞進(jìn)行了深入詳細(xì)的分析，發(fā)現(xiàn)了許多新的損壞機(jī)理和現(xiàn)象，將重交路面的損壞歸納為8種類型和4種模式;這對于我們更好地理解路面的損壞并提出對策具有重要意義。

　　2.在對瀝青路面溫度場進(jìn)行大量實測的基礎(chǔ)上建立了瀝青路面溫度場預(yù)估模型;以此為基礎(chǔ)，提出了瀝青材料用于疲勞試驗的疲勞等效溫度和車轍預(yù)估等效溫度的確定方法;實例驗證結(jié)果表明，該方法與SHRP提出的方法具有較好的一致性。該項研究為各地根據(jù)溫度狀況確定路面設(shè)計參數(shù)提供了簡單實用的方法。

　　3.首次對瀝青混合料的抗剪切強(qiáng)度進(jìn)行了研究，提出并建立了一種單軸貫入抗剪切試驗系統(tǒng)。與三軸試驗相比，單軸貫入試驗?zāi)軌蚋玫胤从陈访娼Y(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，能夠更好地辨別瀝青和集料的作用;該試驗與單軸壓縮試驗相結(jié)合，可以得出試驗中集料和瀝青的性能。

　　4.針對現(xiàn)有水穩(wěn)定性試驗方法不能反映瀝青混合料在整個使用過程中水穩(wěn)定性能這一缺陷，本研究設(shè)計了一種新型瀝青混合料全過程水穩(wěn)定性試驗評價方法，可以用混合料老化來模擬瀝青路面在不同階段的路用性能，延伸了評價的范圍，實際驗證結(jié)果較好。

　　5.考慮到現(xiàn)行瀝青路面規(guī)范F修正公式對柔性基層和粒料基層應(yīng)用的局限性，本研究通過足尺試驗和實際工程試驗，提出了新的建議F修正公式，以適應(yīng)于不同結(jié)構(gòu)的路面，并考慮了不同的路面結(jié)構(gòu)層數(shù)，供設(shè)計與竣工驗收參考。

　　6.實際輪胎的接地壓力分布非常復(fù)雜，本研究設(shè)計了一種胎壓測試系統(tǒng)，進(jìn)行了輕型車和重型車、新輪胎和舊輪胎等不同工況的大量測試，給出了各種工況的接觸壓力分布，為在路面設(shè)計中更好地反映車輛荷載的作用提供了堅實的基礎(chǔ)。

　　7.通過對幾條典型高速公路各車道的輪跡橫向分布調(diào)查和交通組成分析，提出了考慮不同情況下的高速公路瀝青路面不同車道數(shù)的車道系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)軸載輪跡橫向分布系數(shù)的推薦值，為更科學(xué)合理地確定等效標(biāo)準(zhǔn)軸次提供了可能，彌補(bǔ)了現(xiàn)行規(guī)范的不足。

　　8.根據(jù)大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)調(diào)查和分析，首次建立了能夠反映路面的現(xiàn)場疲勞特性的現(xiàn)場疲勞方程，并通過與國外設(shè)計方法的疲勞方程的對比，說明了結(jié)構(gòu)行為分析法與國際現(xiàn)行的設(shè)計方法具有內(nèi)在的一致性，為瀝青路面設(shè)計提供了新的理念和方法。

　　三、推廣及應(yīng)用前景

　　本研究成果對瀝青路面設(shè)計規(guī)范的修訂具有重要的指導(dǎo)意義，對促進(jìn)瀝青路面技術(shù)發(fā)展和提高瀝青路面使用性能和壽命，也將具有深遠(yuǎn)的歷史和現(xiàn)實意義。道路的損壞意味著養(yǎng)護(hù)維修費用和車輛運營費用的增加，該研究成果的推廣有望在延緩道路損壞、延長道路壽命方面起到積極作用，因此其潛在的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益是巨大的、長遠(yuǎn)的。該項目成果已在二級及二級以上(尤其是重交通)的道路中推廣應(yīng)用。

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