重载交通长寿命半刚性基层路面设计与施工王旭东.pdf

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1、重载交通长寿命半刚性重载交通长寿命半刚性基层基层路面设计与施工路面设计与施工交通运输部公路科学研究所交通运输部道路结构与材料行业重点实验室（北京）王旭东研究员提纲背景设计思想与推荐结构设计与施工要点结语提纲背景设计思想与推荐结构设计与施工要点结语广泛的适应性三十年半刚性基层三十年半刚性基层使用机理的深刻认知沥青路面修筑经验沥青路面修筑经验人员、技术储备丰厚繁重的交通荷载新一代公路新一代公路全寿命周期的最优化建设发展的需求建设发展的需求耐久、环保可持续发展设计目标更加清晰促进公路设计促进公路设计设

2、计方法更加科学技术跨越式提升技术跨越式提升工艺的革新和精细化长寿命路面的技术要求长寿命路面的技术要求•结构安全寿命路面结构至少40年（或至少承受1亿次荷载）不需要翻修。•沥青面层使用功能寿命沥青表面层维修周期不少于10~12年。提纲背景设计思想与推荐结构设计与施工要点结语长寿命沥青路面路面寿命的证明疲劳特性是核心长期的材料的结构特殊的疲劳条件服役行为大荷载长周期>2.5×107→1×10815~18年→40~50年传统路面疲劳寿命的划分长寿命路的寿命体面的寿命系体系结构安全寿命AC使用功能寿命S

3、tructuresafetylifeACPerformancelife抗滑弯沉指标SkidresistanceDeflection抗车辙应力指标RuttingresistanceStress抗水损坏应变指标WaterresistanceStrain抗非荷载裂缝Crackingresistance……结构安全寿命弯沉指标应变指标应力指标线弹性模型下等效性非线弹性模型下差异性关键在于路面材料的非线性本构关系即：材料在结构中的名义刚度问题，或：材料的结构依赖性问题。AC使用功能寿命抗滑性能有指标，无寿

4、命验证抗水损坏抗非荷载裂缝无指标2.7031.2270.4850.353TPNVh抗车辙R0.5siRTPNVd000000寿命方程有待验证寿命方程有待验证Ef1TE面层1面层Ef2相同材料，在不同层位时T，模量不同E相同材料基层、相同层位，不同荷载2、环境，模量不同基层材料的非线性。TEEf底基层33底基层Effh0土基ET土基0怎么办？现有设计体现有体系的系的外延完善和新

5、体系的构建现有经验的总结非均质材料的结构非均质与完善行为特征非线性非线性路面力学体工艺革新和质量系的构建控制环境与结构体力与荷载的荷载的现有理论体系的叠加作用耦合拓展环境及其与荷载的耦合作用路面工程是一门基于实践的科学技术长寿命沥青路面的实践已变为现实长寿命沥青路面理论体系的研究还将持续目的：揭示路面结构和材料长期的使用性能建立合理可靠的路面设计理论和指标长寿命半刚性基层沥青路面的设计理论长寿命半刚性基层沥青路面的设计理论——强基，薄面，稳土基路面结构设计•材料设计•厚度设计•路基路面综合设计长

6、寿命半刚性路面长寿命半刚性路面典型典型路结构图路结构图——第二代半刚性路面结构SBS改性沥青防水粘结层沥青粘结层水泥或者1.5kg/m2水泥浆层间嵌挤力强2kg/m2沥青隔断层提纲背景设计思想与推荐结构设计与施工要点结语特点一高强度的四层半刚性基层Point1——强基特点二12cm高性能沥青面层Point2——薄面特点三防水隔断层的设置Point3——稳土基特点四施工工艺的重大革新Point4——设计施工的一体化特点一高强度的四层半刚性基层——强基•京津塘高速公路的启示•基层的强度与裂缝•水泥稳

7、定级配碎石的优化设计•实际工程的表现11））京津塘高速公路的启示京津塘高速公路的启示我国迄今最好的高速公路之一。原设计4层半刚性材料结构层，只铺设了三层，9年之后，路面出现了结构性的疲劳开裂。22））基层的强度与裂缝基层的强度与裂缝•强度的提高并不是引起开裂的根本原因！•提高基层强度是保证路面结构耐久性的必要条件!•裂缝产生的主要原因在于原材料、施工的均匀性差33））水泥稳定级配碎石的优化设计水泥稳定级配碎石的优化设计•综合间断级配和连续级配的设计,严格混合料的级配区间•保证混合料具有良好的强度

8、、密实性、抗收缩性以及较高的碎石含量。水泥结碎石CBG-25的矿料级配表筛孔26.51913.29.54.752.361.180.60.30.150.075mm上限%10084.770.659.942.328.921.115.010.67.55.0下限%10082.066.154.436.025.818.613.49.77.05.0特点二12cm高性能沥青面层——薄面•西三、长农长期观测结果•完善的层间结合与防水层设计•低标号沥青的高模量沥青混凝土使用•粗集料断级配沥青混凝土的研发与应用11））