（重慶交通大學(xué)，重慶 400074）

從目前瀝青路面的使用情況來看，車轍、推移、擁包等永久變形已成為高等級(jí)瀝青路面的主要損壞形式．永久變形不僅影響行車速度和安全，更嚴(yán)重降低了路面的使用壽命，同時(shí)，其維修養(yǎng)護(hù)也較其他路面病害形式困難．由于結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)不合理、設(shè)計(jì)不適用以及材料設(shè)計(jì)參數(shù)有誤的原因，使得瀝青路面在使用壽命的早期即出現(xiàn)較大的永久性變形，影響了路面的使用．因此，本文以此為研究目標(biāo)，提出研究永久性變形的形成機(jī)理以及在出現(xiàn)一定的永久性變形后路面的剩余壽命的方法．

1 主要研究方法

1.1 重復(fù)荷載作用下瀝青混合料永久變形試驗(yàn)研究

以流變學(xué)模型理論為基礎(chǔ)，建立重復(fù)荷載作用下瀝青混合料的粘彈性本構(gòu)模型，提出能反映瀝青混合料高溫抗變形特性的試驗(yàn)方案及試驗(yàn)條件（室內(nèi)小型試驗(yàn)及試槽試驗(yàn)），研究不同溫度、偏應(yīng)力下瀝青混合料重復(fù)荷載作用的永久變形規(guī)律，并對(duì)瀝青混合料力學(xué)模型進(jìn)行參數(shù)最小二乘擬合和樣條插值，以實(shí)現(xiàn)不同試驗(yàn)條件下永久變形規(guī)律的預(yù)測．

1.2 道路結(jié)構(gòu)永久性變形模型的建立

以道路結(jié)構(gòu)的不平整度為永久性變形的具體表現(xiàn)形式，在分析路面不平度測定方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，研究路面不平度時(shí)間域與空間域、幅值域與頻率域的轉(zhuǎn)化關(guān)系；基于路面不平度的測量原理和描述方法，建立路面不平度測量仿真模型，計(jì)算路面不平度指標(biāo)與路面狀態(tài)參數(shù)（波長和幅值）的定量關(guān)系；并結(jié)合實(shí)測路段不平度數(shù)據(jù)，對(duì)路面不平度模型進(jìn)行分析及求算．

1.3 不平整路面車輛動(dòng)荷載研究

針對(duì)路面不平度引起的車輛振動(dòng)，選擇國內(nèi)高速公路上常見的二軸車，建立其四自由度和七自由度車輛—路面動(dòng)力學(xué)模型，研究車輛對(duì)路面的動(dòng)荷載及動(dòng)荷載評(píng)價(jià)指標(biāo)，仿真計(jì)算不平整路面引起的車輛動(dòng)荷載和動(dòng)載系數(shù)，并分析路面狀態(tài)參數(shù)（波長和幅值）、速度、載重、胎壓等因素對(duì)動(dòng)荷載及動(dòng)載系數(shù)的影響．

1.4 合理的瀝青路面典型結(jié)構(gòu)研究

路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，往往首先根據(jù)行車荷載計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值，然后假設(shè)各結(jié)構(gòu)層的厚度及抗壓回彈模量值，再計(jì)算設(shè)計(jì)層的厚度．雖然要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)，但往往為人們所忽略．這也是很多道路竣工驗(yàn)收時(shí)彎沉值符合要求，但很快出現(xiàn)永久性變形的原因．因此，在總結(jié)前面成果的同時(shí)，提出了結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)的參數(shù)值及具體方法．

1.5 考慮動(dòng)荷載作用的瀝青路面永久變形預(yù)估方法

在對(duì)已有的永久變形預(yù)估方法分析評(píng)述基礎(chǔ)上，研究提出基于疊加原理的考慮溫度條件的瀝青路面永久變形預(yù)估模型；結(jié)合路面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)，分析瀝青路面全年溫度分布情況；并利用路面結(jié)構(gòu)有限元模型在各代表溫度下對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力分析，計(jì)算荷載作用范圍內(nèi)瀝青面層各單元層的大、小主應(yīng)力，最終建立瀝青路面永久變形預(yù)估流程，為瀝青路面永久變形方面的相關(guān)研究及瀝青路面的設(shè)計(jì)提供參考．

1.6 瀝青路面剩余使用壽命預(yù)估研究

在分析瀝青路面使用性能及壽命外在及內(nèi)在影響因素的基礎(chǔ)上，根據(jù)前述研究成果，從能反映路面使用性能的平整度指標(biāo)入手，對(duì)路面使用性能衰變規(guī)律進(jìn)行研究，構(gòu)建新的基于平整度的瀝青路面剩余壽命預(yù)估方法．結(jié)合高速公路實(shí)際路段實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)例計(jì)算，考慮動(dòng)荷載、材料本身及路面環(huán)境的綜合作用，對(duì)預(yù)估流程中各參數(shù)進(jìn)行確定，使之能對(duì)瀝青路面使用性能衰變規(guī)律及使用壽命進(jìn)行較為準(zhǔn)確的預(yù)估，為路面管理的科學(xué)決策提供依據(jù)．

2 技術(shù)路線

技術(shù)路線分為兩部分：一是理論分析，二是實(shí)驗(yàn)研究．本文屬于理論分析．對(duì)實(shí)驗(yàn)研究，主要包括室內(nèi)小型試驗(yàn)及試槽試驗(yàn)．目的在于通過試驗(yàn)觀測瀝青路面在荷載作用下的永久性變形發(fā)展情況．理論分析部分的技術(shù)路線如下圖所示．

圖1 研究項(xiàng)目技術(shù)路線圖

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 路面不平整度模型的建立

以路面實(shí)測平整度結(jié)果為依據(jù)，分析建立路面不平整度模型．

3.2 不平整路面上的行車動(dòng)荷載分析計(jì)算

建立數(shù)學(xué)模型分析研究路面不平整度與汽車動(dòng)荷載之間的關(guān)系，分析計(jì)算路面的不平整度（沿路面縱向高低程度）引起的行駛車輛的附加動(dòng)荷載．

3.3 動(dòng)荷載作用下路面平整度變化研究

研究分析在不平整路面上行駛的汽車動(dòng)荷載對(duì)路面的作用（動(dòng)荷載作用下路面產(chǎn)生永久變形而引起路面不平整度的增加）及其與路面使用性能及品質(zhì)衰減之間的關(guān)系．

3.4 以永久性變形狀況為標(biāo)準(zhǔn)的路面剩余壽命預(yù)估方法的提出

隨著路面使用年限的增加，路面會(huì)出現(xiàn)永久性變形，根據(jù)永久性變形的狀況，分析路面結(jié)構(gòu)的剩余壽命，為養(yǎng)護(hù)部門提供依據(jù)．

4 結(jié) 論

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

本文成果的應(yīng)用預(yù)計(jì)將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益．成果直接用于指導(dǎo)合理及時(shí)制定瀝青路面的養(yǎng)護(hù)維修方案，這將發(fā)揮瀝青路面的使用功效，通過及時(shí)養(yǎng)護(hù)維修，避免破壞后再進(jìn)行大修，可減少瀝青路面的維修費(fèi)用，因此本項(xiàng)目預(yù)計(jì)有明顯的經(jīng)濟(jì)效益．

4.2 社會(huì)效益

本文成果的應(yīng)用將會(huì)正確認(rèn)識(shí)瀝青路面的使用性能，通過合理及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修而減少維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，提高路面的安全性，減少安全事故，節(jié)約運(yùn)輸成本；本項(xiàng)目成果對(duì)于正確了解行車動(dòng)荷載的作用及瀝青路面在動(dòng)荷載作用下的反應(yīng)有重要意義，對(duì)瀝青路面以動(dòng)荷載進(jìn)行路面設(shè)計(jì)有重要的理論意義．因此本項(xiàng)目預(yù)計(jì)具有良好的社會(huì)效益．

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