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01 力学-经验设计法应用推广

我国的新版公路沥青路面设计规范，自2017年9月起正式实施
。这本规范的宣布标记着我国的沥青路面设计要领正式进入多指标体系的力学-经验法设计实践阶段
。

与2006年版设计规范相比，2017版规范带来了这些变革：

• 路面损坏由简单指标控制向多指标控制转变；
• 路面结构由简单结构组合向多元化结构组合转变；
• 路面质料参数由静态参数向动态参数转变；
• 设计参数输入由简单水平向多水平转变；
• 设计理念由仅考虑建设期向全生命期经济技术剖析转变
  。

 

02 路面设计的流程

 

03 路面质料设计参数的变革

沥青面层的设计参数：

静态单轴抗压回弹模量→单轴压缩动态模量

无机结合料稳定类下层的设计参数：

单轴压缩弹性模量（顶面位移→中段位移）

粒料类质料底下层/路基的设计参数：

查表→三轴压缩回弹模量

 

01 沥青混淆料动态模量

 

加载波形：半正弦波轴向加载

试验频率：0.1-25Hz

试验温度：-10℃, 5℃, 20℃, 35℃, 50℃

位移丈量：3个LVDT丈量中段变形

试验仪器：UTM | AMPT | AST

试验规范：JTG E20 T0738/AASHTO T378

 

 

02 无机结合料弹性模量

 

加载波形：1mm/min轴向加载至破坏

试验频率：/

试验温度：正常室温/未特殊要求

位移丈量：3个LVDT丈量中段变形

试验仪器：600kN压力试验机

试验规范：JTG D50-2017 附录E

03 粒料类质料回弹模量

 

加载波形：半正弦波轴向加载，径向阶梯围压

试验频率：0.1s加载，0.9s卸载

试验温度：正常室温/未特殊要求

位移丈量：2个LVDT丈量顶面变形/侧面变形

试验仪器：UTM | 土三轴仪

试验规范：JTG D50-2017 附录D

 

 

 

04 沥青混淆料试验的配套辅助工具

完成沥青混淆料的动态模量试验的一个重要前提条件是制备形状规则，密度漫衍均匀的试件，从而在加载历程中可以使得试件可以均匀受力，获得理想的试验结果
。

旋转压实仪

01 马歇尔试件与旋转压实试件比照

试件类型	马歇尔试件	旋转压实试件
级配类型	AC-13C	AC-13C
面空隙率最大值%	12.60	12.19
面空隙率最小值%	1.98	2.85
面空隙率平均值%	4.53	4.42
标准差%	1.72	1.46
变异系数	0.38	0.33

 

取芯机

02 焦点应用：从旋转压实成型试件中钻取标准动态模量芯样

扩展应用：从路面芯样中钻取小直径（直径38/50mm）动态模量和疲劳试件

切割锯

03

	AASHTO TP131间接拉伸动态模量 EN 12697-24E IDT 间接拉伸疲劳 EN 12697-26C IDT 间接拉伸模量
	ASTM D8044 SCB路易斯安那 AASHTO TP105 SCB明尼苏达 AASHTO TP124 SCB伊利诺伊 EN 12697-44 SCB
	AASHTO T342 AASHTO T378 JTG E20 T0738-2011 EN 12697-25A&B 公路沥青路面设计规范附录F 单轴贯入
	EN 12697-24D/ASTM D7460 AASHTO T321/EN 12697-26B JTG E20 T0739-2011 4PT JTG E20 T0715-2011 3PT JTG E20 T0728-2011 Bending Creep
	Tex-248-F Overlay ASTM WK26816 Overlay
	EN 12697-24A & 26A 2PT 法国标准

 

05 沥青面层疲劳验算

在众多的疲劳试验要领中，我国的规范选择的是棱柱体四点小梁弯曲的试验要领，试验要领为JTG E20-T0739
。

疲劳方程：

  

  

  

试验结果示例（模量下降50%）

 

计划：四点小梁弯曲疲劳试验  

计划一

 

独立式四点小梁系统+温控箱| UTM

外接空压机动力

5kN-底部加载

 

计划二

 

四点弯曲夹具+ASTQube

电行动动器加载

15kN-底部加载

 

计划三

 

四点弯曲夹具+UTM30 | UTM130

液压作动器加载

30kN/100kN-顶部加载

06 无机结合料稳定层疲劳验算

无机结合料稳定层的疲劳试验与沥青混淆料层的要领类似，都是使用三分点加载的四点梁弯曲疲劳试验要领，参考的规范是JTG E51-T0856标准
。

疲劳方程：

实验计划

 

通用四点弯曲夹具+UTM30 | UTM130

液压作动器加载

30kN/100kN-顶部动态加载

07 永久变形验算

考虑到试验需要简单易用，与现场恒久视察指标相关性好以及设备易于推广的前提，新规范仍然选用趁魅辙试验动稳定度指标作为标准试验要领
。

 

沥青混淆料层永久变形量验算公式：

 

下层类型	沥青混淆料层容许永久变形量
	高速 一级公路	二级 三级公路
无机结合料稳定类下层 水泥混凝土下层 底下层为无机结合料稳定类质料的沥青混淆料下层	15mm	20mm
其他下层	10mm	15mm

 

  

 

08 沥青面层低温开裂指数验算

接纳经验法，对沥青混淆料层的开裂状况视察，并对沥青的性质（劲度模量），路面结构（沥青混淆料层厚度）和路基土类型进行了测试
。

沥青面层低温开裂指数：

St为在路面低温设计温度加10℃试验温度条件下，外貌层沥青弯曲梁流变试验加载180秒时的蠕变劲度（MPa），因此为了进行沥青面层的低温开裂指数验算，我们必须要增加低温弯曲梁流变试验，依据标准JTG E20-T0627
。

BBR弯曲梁流变仪丈量低温时沥青的弯曲蠕变劲度用于开裂指数盘算

 

公路品级	高速 一级公路	二级公路	三级 四级公路
低温开裂指数CI，不大于	3	5	7

 

09 沥青混淆料性能

除了以上的验算要求外，还需要对沥青混淆料的性能进行一些性能检测
。

高温性能

 

单轴压缩贯入强度试验

初始荷载：0.05kN

加载速率：1mm/min，至应力值降为应力极值点90%时停止

试验温度：+60℃（标准）

试验仪器：UTM | 种种质料试验机

盘算指标：贯入强度

试验规范：JTG D50-2017 附录F

 

低温性能

 

三点弯曲试验

加载速率：50mm/min，直至试件破坏

试验温度：-10℃±0.5℃

试验仪器：UTM | 种种质料试验机

盘算指标：抗弯拉强度，破坏时的梁底最大弯拉应变和破坏时的弯曲劲度模量

试验规范：JTG E20-2011 T0715

 

抗水损害

 

劈裂试验

加载速率：50mm/min，直至试件破坏

试验温度：25℃

试验仪器：马歇尔试验机 | 种种质料试验机

盘算指标：冻融劈裂抗拉强度比TSR

试验规范：JTG E20-2011 T0729

10 沥青性能

直接拉伸仪DT

 

 

当BBR试验结果欠亨过时，通过DT直接拉伸试验配合确定低温临界开裂温度
。

 

 

动态剪切流变仪DSR

 

 

丈量剪切模量用于动态模量盘算：

压力老化仪PAV

 

 

对沥青进行高温高压老化，模拟几年的路用老化
。

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