湿热重载地区耐久性沥青路面动力响应分析与设计方法研究

2019-03-20

广东公路交通 2019年3期

关键词：耐久性沥青路面动力

1 项目来源

广东省交通运输厅2012年度科技计划项目(编号：科技-2012-02-011)。

2 主要完成单位

广东省交通集团科技研究开发中心；

广东华路交通科技有限公司；

广东省长大公路工程有限公司；

广东云梧高速公路有限公司。

3 主要技术内容

3.1 技术原理及特点

湿热重载地区耐久性沥青路面动力响应分析与设计方法研究课题的研究成果是基于理论与实践相结合的具有创新性的研究成果。该技术以提升沥青路面的耐久性能和沥青路面的便捷设计为出发点。技术原理：耐久性沥青试验路面力学响应监测系统布设(硬件传感系统)→实体工程路面状况的力学响应数据→分析实际路面在FWD荷载、温湿度荷载和行车荷载作用下的力学响应规律→同时，对相应的路面结构进行理论分析→开展耐久性沥青路面材料性能研究→耐久性沥青路面结构设计方法。提出适合华南湿热重载地区的耐久性沥青路面的设计方法，并编制相应的路面设计程序，简化耐久性沥青路面的设计过程，总结实际施工经验，研究开发耐久性沥青路面质量控制的技术。开发了《高速公路路面分析系统V1.0》，解决了项目和系统中的关键技术，在技术上取得了创新性的突破。研究成果不仅具有较大的工程应用价值,而且具有显著的社会效益和经济效益。

3.2 性能指标

(1)提出了实体路面力学性能监测应变、温湿度和压力传感器等的布设及测试方法。

(2)提出了湿热地区沥青路面温度场的高精度预估模型。

(3)通过交互正交试验确定了路面温度、车辆轴重、车速及其交互作用对面层层底应变响应的影响敏感性，选取对于应变响应影响高度显著的因素作为自变量，通过多元回归分析建立了沥青路面面层底应变响应的预估模型。

(4)实现了基于动态响应规律建立沥青路面设计方法所必须的动态模量主曲线的程序化，推荐了10Hz、20℃时沥青混合料的动态模量取值范围。

(5)提出了湿热重载地区耐久性沥青路面典型结构及设计方法。

3.3 技术创新

(1)构建了湿热地区耐久性沥青路面动力响应监测系统，并成功布设了可以实测路面实际动力响应的路面应力、应变、位移传感器，为耐久性沥青路面动力实际响应监测打下了坚实的基础。

(2)基于实测温、湿度数据，建立了湿热地区耐久性沥青路面结构的温度场预估模型。

(3)开发了《高速公路路面分析系统》软件，实现了沥青路面动力响应实测数据采集与分析，揭示了沥青路面结构在实车荷载、FWD动荷载及环境作用下的真实动力学响应规律。

(4)建立了沥青混合料疲劳方程一致性表达式，实现了沥青混合料动态模量主曲线建立的程序化，提出了不同沥青混合料动态模量回归模型。

(5)构建了以“多指标”参数进行华南湿热地区耐久性沥青路面结构设计的方法，并开发了《沥青路面设计力学分析系统V1.0》软件，实现了沥青路面力学响应分析和耐久性沥青路面程序化设计。

(6)在华南湿热地区成功修筑了4km耐久性沥青路面结构，并提出了华南湿热地区耐久性沥青路面施工质量控制技术。

3.4 成果水平

2018年12月28日,广东省交通运输厅在广州组织了“湿热重载地区耐久性沥青路面动力响应分析与设计方法研究”课题评审。评审认为：项目成果具有创新性、实用性,社会经济效益显著,推广应用前景广阔。

4 效益分析

高速公路作为国家或地区的干线公路，是交通运输的大动脉，是保障经济快速发展的重要基础，是衡量一个国家公路交通运输和汽车工业现代化水准的重要标志。华南地区的高速公路处于湿热、重载的环境之中，传统的沥青路面极容易发生早期损坏，较难实现沥青路面的长寿命，长期维修造成路面交通拥堵和产生大量的路面废料，从而带来不良的社会影响。采用本课题的研究成果可提高沥青路面的使用寿命，节省建设投资和养护费用，经济和社会效益显著。