柔性路面的设计分析

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1、柔性路面的设计分析摘要：本论文有两部分组成。在第一部分中讨论了被广泛运用的解析经验道路设计评估方法。在第二部分中列出了2种模拟模型。在理论模型建立的假设和道路材料与结构的实际情况存在着重要的差别。而且这些差别对于输入值（弹性参数）和道路反应的计算非常的重要。当被用于偏移测试铺层模型的反演计算和在不确定的压应力和张力的正演计算中时线弹性理论常常导致错误的模型。包括非线性材料的特性可能推动理论模型的发展，但是没有一个理论模型是最后被实验数据验证的。用惯用的经验关系来预测道路的临界拉压失效破坏也同样是有问题的。在论文的第二部分中列出了

2、两个理论模型。第一个模型随着时间的变化模拟道路的区段的老化使用一个逐渐增量递归的程序。模型是随机程序而且考虑人行道材料的空间变化，层厚度和交通负荷和季节的变化。第二个模型时随着荷载，个别颗粒在一种微粒子介质中的位移。这一个模型不仰赖经验的关系来预测永久变形或者失效，除了在同一个进程中的模型例如压力和位移。对这一个模型的输入包括颗粒大小分配，颗粒的形状和压实的程度来说，这些参数和那些用于材料和质量控制的规范的类似。一般得出结论理论上模型的发展和实验检验之间的交互作用。需要用来改善理解和人行道退化的复杂程序的可预测性。1、介绍，解析

3、经验法S.F.Brown教授在他的政策演说中的对在1997年召开的第8届柏油人行道国际的会议在1997（布朗，1997）上对“安阿伯”会议作了精彩描述。“安阿伯”会议是关于沥青结构设计的转变的。这种设计方法不是纯粹的经验法而是倾向于解析（机械）方法，类似于用于其他的工程结构的方法。解析经验法（或机械经验法）对于柔性路面设计有二个步骤，正如其名字所暗示的那样。第一个步骤，在独立的道路铺层中的临界应力或张力（效应）是用解析模型来计算的，而且在第二个步骤要把它们与允许的压力或张力进行比较。在比较复杂的版本中，临界压力或张力作为决定退化

4、（表现）的比率。2、政策演讲改变将会包含在经验主义的部分。趋势是增大解析部分并且削弱经验主义的部分。对于所有现有的设计方法，用于计算临界压力和张力的分析工具是弹性理论的某一个版本。这对于不同的荷载和环境条件可能就不适用了。由压力或张力所引起的破坏几乎就是由经验关系所决定的。几乎现在所有的解析方法的都来源于连续（或者固体）力学并且都建立在以下的假设条件下：①静力平衡；②兼容性（或连续性）；③胡克定律：如果限制条件已知那么就可以建立并解出基于这些假定条件上的四阶微分方程。以上这些假定对于柔性路面严格的说没有一个是正确的；④荷载几乎都

5、是动载而不是静载；⑤材料不是实心的，有很多材料都是颗粒状的。⑥变形不纯粹是线性的也有可能是塑性的，粘性的或者粘弹性的。并且张力（或者应变率）基本上都是非线性函数的应力状态。多数材料都是不同质和一些各向异性的。有些假设的成立是与限制条件有关的。比如铺层的无限水平延伸或者均布环形荷载都是不正确的。为了克服假定和实际情况存在差别的问题，人们已经发展出更精准的模型。有些基于层状弹性理论的电脑程序可能包括粘弹性或者各向异性的材料。通过有限元方法把非线性，动载与/或不同的屈服标准考虑进去已经成为可能，但是这些材料是静止的，基本上通过加工成为

6、实心的。离散元法在模拟颗粒材料方面是很有前景的，但是尽管有离散元法根据实际情况进行简化也是有可能的。即使是基于实际简化模型的假定，如果它产生的压力和张力和真实道路的接近，这个模型仍然可能非常有用。找到一个特殊模型是否有用的唯一途径是对比用模型预测出来的和实际道路结构的效应。我们更倾向于认为一个更复杂的模型比一个简单的模型所计算出来的结果要好，但是事实不一定是这样的。如果由简单模型得到的结果和更复杂的模型一样好甚至比它更好，那么我们将会选择更简单的模型，至少从常规上来说是这样的。3、确定弹性参数所有的分析模型要求输入弹性参数，为每

7、个铺曾作为一个最小的杨氏模型和普爱生比率。这些值可以在实验室里对材料进行检测，或者从反向分析获得现场道路的测量值。在大多数情况下，普爱生比率往往是估计出来的而非测量得到的。三位测试可以用于所有的材料上，但是这不是一个简单的测试。在沥青或者水泥作为粘合剂的测试里例如弯沉试验或者间接张力试验可能源于这些模型。波测试或者偏移测试在工地上应用最多，自重偏移测试产生的反演计算在目前是最流行的。4、演讲①落锤式挠度计：外部偏移值将只取决于路基。当荷载的距离大于或等于厚度的路面。在路的中央这个距离的路基模数可能会高出表面的路基模量数倍。如果路

8、基被视为一个线性弹性材料，模量都必须符合这个高的值。否则外挠度不会等于实测值和在中心的路基模数通常会被一个因素高估2~3倍。一些路面设计程序推荐路基模量测定FWD的测试,基于线性弹性理论，应除以因子的2~3倍。它会更适合非线性考虑。模数随着荷载距离的增加而增加可