路基路面的强度控制参数的研究

　　一、主要研究目标和研究内容 $lesson$

　　本课题的主要研究目标是：1.对现有的实验方法进行梳理，使之标准化;2.针对我国的气候和材料特性提出材料参数的参考值;3.写出指南，为规范修订提供充足的依据。

　　主要研究内容包括：

　　1.根据气候因素和路基路面材料的特点对其进行分区，提出气候分区和材料分类。

　　2.路面使用现状的调查和试验：

　　(1)各种地质条件下，不同地区现有道路的结构，包括结构组合、结构层厚度以及各结构层材料类型;

　　(2)不同使用年限的现有道路的服务水平和使用状况，包括PCI、RQI、AADT等，以了解道路使用要求;

　　(3)现有道路主要损坏类型和原因调查。包括损坏的类型、损坏程度、损坏范围、原因等，以了解道路损坏特点;

　　(4)对现有道路的典型结构及结构层强度调查。包括结构层的现场试验测量和芯样的实验室试验评价。

　　3.根据气候、土质、水文、交通和筑路材料的特性，通过现场调查和现场试验，确定合理的路基路面强度控制参数(包括验证已有参数的适用性及在必要时提出新的强度控制参数)。

　　(1)根据不同地区的土壤和当地筑路材料的强度和路用特性，结合交通要求和环境状况确定合理的路基和路面各层材料的强度控制参数;

　　(2)验证路面结构整体强度控制参数――弯沉的适用性(测试方法和标准制定)，材料强度与结构强度关系研究;

　　(3)通过研究，尽可能将设计参数与施工检测参数统一起来。

　　4.对目前应用的路基路面强度控制参数和标准进行验证和修订。

　　5.验证或改进强度控制参数的测试(或检测)方法，试验方法标准化：

　　(1)根据上述研究成果及不同地区的气候、土质和交通大小等特点，并结合目前测试仪器的使用情况对部分参数的测试或检测方法进行改进，提出严格明确的试验和测试条件，使试验过程标准化;

　　(2)对测试仪器和方法进行改进或补充。

　　6.各类强度参数的实测和标准制定：

　　(1)路基路面强度控制标准的制定;考虑整体性能对材料参数的要求;

　　(2)同一控制参数不同测试方法之间的相关关系建立。

　　7.尝试建立各层材料强度和结构整体强度之间的定性或定量关系，并与路面使用性能联系起来。

　　8.最后针对不同地区的气候土质水文状况，归纳出一套完整的路基路面强度控制参数体系及标准，写出使用指南。

　　二、主要研究成果

　　1.通过大量的现场调查和研究对沥青路面的损坏进行了深入详细的分析，发现了许多新的损坏机理和现象，将重交路面的损坏归纳为8种类型和4种模式;这对于我们更好地理解路面的损坏并提出对策具有重要意义。

　　2.在对沥青路面温度场进行大量实测的基础上建立了沥青路面温度场预估模型;以此为基础，提出了沥青材料用于疲劳试验的疲劳等效温度和车辙预估等效温度的确定方法;实例验证结果表明，该方法与SHRP提出的方法具有较好的一致性。该项研究为各地根据温度状况确定路面设计参数提供了简单实用的方法。

　　3.首次对沥青混合料的抗剪切强度进行了研究，提出并建立了一种单轴贯入抗剪切试验系统。与三轴试验相比，单轴贯入试验能够更好地反映路面结构的受力状态，能够更好地辨别沥青和集料的作用;该试验与单轴压缩试验相结合，可以得出试验中集料和沥青的性能。

　　4.针对现有水稳定性试验方法不能反映沥青混合料在整个使用过程中水稳定性能这一缺陷，本研究设计了一种新型沥青混合料全过程水稳定性试验评价方法，可以用混合料老化来模拟沥青路面在不同阶段的路用性能，延伸了评价的范围，实际验证结果较好。

　　5.考虑到现行沥青路面规范F修正公式对柔性基层和粒料基层应用的局限性，本研究通过足尺试验和实际工程试验，提出了新的建议F修正公式，以适应于不同结构的路面，并考虑了不同的路面结构层数，供设计与竣工验收参考。

　　6.实际轮胎的接地压力分布非常复杂，本研究设计了一种胎压测试系统，进行了轻型车和重型车、新轮胎和旧轮胎等不同工况的大量测试，给出了各种工况的接触压力分布，为在路面设计中更好地反映车辆荷载的作用提供了坚实的基础。

　　7.通过对几条典型高速公路各车道的轮迹横向分布调查和交通组成分析，提出了考虑不同情况下的高速公路沥青路面不同车道数的车道系数和标准轴载轮迹横向分布系数的推荐值，为更科学合理地确定等效标准轴次提供了可能，弥补了现行规范的不足。

　　8.根据大量的现场数据调查和分析，首次建立了能够反映路面的现场疲劳特性的现场疲劳方程，并通过与国外设计方法的疲劳方程的对比，说明了结构行为分析法与国际现行的设计方法具有内在的一致性，为沥青路面设计提供了新的理念和方法。

　　三、推广及应用前景

　　本研究成果对沥青路面设计规范的修订具有重要的指导意义，对促进沥青路面技术发展和提高沥青路面使用性能和寿命，也将具有深远的历史和现实意义。道路的损坏意味着养护维修费用和车辆运营费用的增加，该研究成果的推广有望在延缓道路损坏、延长道路寿命方面起到积极作用，因此其潜在的社会效益和经济效益是巨大的、长远的。该项目成果已在二级及二级以上(尤其是重交通)的道路中推广应用。

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