基于温度和荷载等效的沥青混合料设计方法与工程应用研究

基于温度和荷载等效的沥青混合料设计方法与工程应用研究高速公路发展有限责任公司改建工程项目部七月目录1、项目概况2、研究路线3、依托工程3、阶段成果4、预期目标5、进度计划6、尚存问题1、项目概况主要研究内容项目通过对现行沥青路面设计规范进行深入汇总分析，提出基于温度和荷载等效的沥青路面高温稳定性设计方法，研究其路面的各项路用性能和施工技术，最终结合实体工程，研究沥青混合料施工工艺及质量控制措施。2、研究路线2.1温度对沥青混合料抗变形性能影响研究a.通过资料汇总和现场调研，建立不同地区气温与沥青路面温度的数学关系。b.40~70℃（0.7Mpa）时进行沥青混合料车辙试验，建立温度与沥青混合料的车辙深度、动稳定度关系，确定临界温度和温度对动稳定度的影响因子。c.40~70℃时进行沥青混合料强度（抗压、抗弯、劈裂）试验，建立温度与沥青混合料强度的数学关系，确定临界温度和温度对强度的影响因子。2.2荷载对沥青混合料抗变形性能影响研究a.荷载调查分析，确定不同车辆荷载状况。b.轮胎压力0.5~1.5Mpa（60℃）时进行沥青混合料车辙试验，建立胎压与混合料的车辙深度、动稳定度的数学关系，确定临界荷载或轮胎压力和荷载对动稳定的影响因子。c.极端高温（60~70℃）、超载（0.7~1.5Mpa）时进行沥青混合料车辙试验，建立轮胎压力、极端高温温度与沥青混合料的车辙深度、动稳定度的数学关系，建立温度、荷载对沥青混合料高温性能的耦合作用关系。2.3温度和荷载对抗变形性能耦合作用研究a.临界温度和临界荷载分析与研究。通过不同温度、荷载、速度的车辙、车辙深度试验结果分析，并从数学曲线关系中确定不同温度、不同荷载时对车辙、车辙深度敏感的临界温度、临界荷载。b.温度、荷载对沥青混合料车辙深度、动稳定度的影响等效换算。以温度为基准，将荷载对沥青混合料车辙深度、动稳定度的影响因子等效换算成温度对沥青混合料车辙深度、动稳定度的影响因子。c.建立温度、荷载与沥青混合料动稳定度的关系诺模图。2.4有效荷载的统计计算方法研究根据荷载—动稳定度、车辙深度和温度—动稳定度、车辙深度试验结果，能确定在某地区最不利气候条件下特定的车辆将对沥青路面高温车辙产生较小的影响而可以忽略，某些特定的车辆将对沥青路面高温车辙产生显著的影响而应根据车辆轮胎压力应以权重的大小体现超载车辆的重要作用。不同荷载车辆的权值可以以0.7MPa为基准根据荷载影响因子确定，根据不同荷载车辆的权值和高温季节交通量统计计算有效荷载，再根据有效荷载选择高温稳定性设计基准和选择符合高温稳定性的路用材料，以防止高温车辙的发生。3、依托工程—安新高速拓宽工程京珠（安阳至新乡段）高速公路是国道主干线，也是河南省高速公路主骨架网重要组成部分，于1997年11月份建成通车。由于该路段路基填土高度较高，地基土质不良等原因，通车初期即产生路基不均匀沉陷等病害。近几年来，随着交通量的猛增和超载车辆的增多，路面纵横裂缝、坑槽、沉陷、网裂、龟裂等各种病害反复出现，给行车安全造成隐患，同时也给日常养护工作造成很大困难，加上原设计为四车道，该路段已远远不适应交通运输的要求，故进行了拓宽改造施工。4、阶段成果通过国内外数据库检索（中国期刊网、万方、EI、Scopus、ASCE、SD等）相关文献，汇总分析后制定了详细可行的研究大纲和试验计划。选择代表性路段进行了大气温度、路面温度、车辆荷载、行车速度现场调研，并对高速公路车辙病害类型、成因等进行了分析，获取了大量基础数据。对沥青路面温度场进行了初步研究，分析了其变化规律及影响因素。提出了路表热流表达式，确定了道路结构温度场的边界条件。推导出了自然边界条件下层状体系道路结构一维非稳态温度场的解析解。5、预期目标（1）建立沥青路面温度场预估模型（2）建立温度、荷载、车速与沥青混合料动稳定度等效换算关系式（3）建立有效荷载的统计计算方法（4）培养硕士研究生3名（5）发表有价值文章4篇以上6、进度计划2009年2季度～2009年3季度

a、制订详细的研究大纲；

b、进一步调研、收集国内外有关文献资料，完善研究大纲；

c、路面温度、车辆荷载、车辆速度、路面车辙原因调查；

d、室内试验方案制订与试验准备。2009年4季度～2010年1季度

a、完成高温季节时沥青混合料高温特性的试验研究；

b、完成不同荷载条件下沥青混合料永久变形的试验研究；

c、完成汽车不同行驶速度情况下沥青混合料永久变形的试验研究。2010年2季度～2010年3季度

a、完成温度、荷载、行驶速度对沥青混合料永久变形的耦合作用原理分析；

b、完成有效荷载计算方法；

c、高温、低温、水稳定性等路用性能。2010年4季度