fd半刚性基层沥青路面结构的长寿命路面技术研究前期报告.docx

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fd半刚性基层沥青路面结构的长寿命路面技术研究前期报告

河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）前期报告

毕业设计（论文）题目：

半刚性基层沥青路面结构的长寿命路面技术研究

专业（方向）：

土木工程（道桥方向）

1．工作过程

随着我国经济的迅速发展，近几年来道路工程的发展也相当迅速，为我国经济的发展带了巨大的效益。

虽然发展很快，但是却有好多诟病，尤其是好多公路半刚性基层沥青路面还没有达到使用年限的时候就出现了比较严重的结构损坏和很大程度的功能减退，这样就造成了道路的服务能力下降，反而阻碍了经济的发展。

并且目前常用的长寿命路面，一般都是结构厚度非常大的全厚式沥青，而这种材料造价较大，近期在我国普及的可能性不大。

但是我国在半刚性基层材料以及半刚性基层沥青路面设计施工方面的经验较为丰富，因此该项目就以长寿命耐久性作为研究目标，同时借助Kenpave路面力学分析软件，对传统半刚性基层沥青路面结构功能分工进行分析研究，最终确定出适合我国国情的耐久性好、长寿命的半刚性基层沥青路面的典型结构。

因此，为了更好的满足经济发展的需要，我们就需要对长寿命耐久性路面进行研究。

论文研究过程的主要内容有以下几点：

1　先对国内外各种长寿命沥青路面结构进行对比研究，从而加深对长寿命沥青路面的理解。

2　分析我国各地区的气候特点，以便对各不同的气候特点进行针对性的沥青路面研究。

收集国内外各种高速路典型半刚性基层沥青路面的典型结构。

3　分析标准轴载、超载条件下各种典型结构各层的受力情况（层间连续和层间滑动），得出两种结构中半刚性基层的各层受力情况和各层功能要求。

4　根据半刚性基层沥青路面结构各层功能特点，结合新材料新技术，提出长寿命耐久性半刚性基层沥青路面典型结构结构设计和材料组合设计。

5　通过收集路面使用性能检测数据及有关科研课题的研究成果，确定进行半刚性基层沥青路面长期使用性能衰变规律研究的主要研究指标。

6　利用Kenpave软件对沥青路面结构内部的应力应变分布进行分析，得出几种沥青路面结构的组合方式。

7　基于半刚性沥青路面结构中各层结构的功能作用，结合新材料新技术成果，提出适合我国特点的长寿命耐久性半刚性基层沥青路面结构。

2．研究中遇到的问题

（1）半刚性基层的结构组成如何影响路面长寿性尚不清楚。

（2）初次涉猎Kenpave软件，尚需了解以及进一步熟练掌握。

（3）国内对半刚性基层沥青路面结构的长寿命的研究较少，可用来借鉴的实例也较少。

（4）已有材料是否能够满足研究的需要，是否需要进行新材料新技术的研究还都是未知数。

3．解决问题的方法

（1）需对半刚性基层路面的结构组成进行分析，以及分析可能会影响路面长寿性因素进行分析，综合分析半刚性路面与长寿性之间的相互作用。

（2）提高自我学习能力以及计算机软件应用能力。

基于半刚性基层沥青路面以及长寿命沥青路面的典型结构，利用Kenpave软件进行半刚性基层沥青路面的高温剪应力分析、低温抗裂分析、常温的疲劳分析和路表弯沉分析。

（3）通过所学知识之间的相互联系，对所需解决的问题进一步解决。

搜集相关材料，文献，实例综合研究，借鉴吸收其中的精华。

（4）通过利用Kenpave软件来研究其中的优秀材料组合，以此来寻找新材料或者是新技术来延长路面的寿命。

4．效果与启示

4.1研究的效果

（1）能够正确地运用Kenpave软件进行各层受力的分析，并对所显示结果进行详细地汇总分析，从而提出相对较好的结构组合设计。

（2）对于分析和研究的路面，能够具有较长的使用寿命，并且保证在设计使用寿命期间，不发生结构性破坏。

使用寿命期间内，路面不发生损坏或者损坏仅仅发生在表面功能层，只需进行简单地日常养护即可，不需要进行结构性大修。

（3）设计在投入使用时，初期费用可能偏高，但维修费用低，在延长路面使用的寿命的同时，在其使用寿命期间达到最好的经济效益。

4.2研究的启示及收获

（1）让我对本科所学知识又进一步系统的了解，尤其是路基路面工程、弹性力学、道路建筑材料、材料力学，提高了我综合运用知识的能力。

（2）由于是天津市滨海新区基础设施建设科研项目，论文的科学性、应用性比较强，这让我对文献检索能力又提升了不少。

（3）让我掌握Kenpave路面力学分析软件以及计算数据的分析方法。

5．任务书要求进度完成情况

2015年3月1日～2015年3月21日选题阶段；

2015年3月23日～4月3日下达任务书，系统介绍毕业设计要求；

2015年4月6日～4月10日查找国内典型高速公路半刚性基层结构资料，收集国外长寿命耐久性沥青路面设计相关资料完，初步掌握kenpave软件使用，并于10日前递交前期报告；

2015年4月21日～5月15日开展国内典型半刚性基层沥青路面力学技术，分析各结构层功能作用，并于15日前递交中期报告；

2015年5月16日～6月9日根据各功能层作用，基于现有先进路面新材料、新技术、新工艺，提出适合我国国情的半刚性基层沥青路面典型结构；并于3日前提交毕业论文初稿，9日前提交终稿；

2015年6月4日～6月15日毕业论文成绩评审和答辩阶段；

2015年6月16日～6月22日毕业论文评优阶段。

文献综述

国外半刚性基层沥青路面的发展

在当前各国高等级公路中，半刚性基层路面使用的相对比较少。

法国把半刚性路面大致分为了三类:

复合式结构、组合式机构以及倒装结构其中薄沥青层厚半刚性基层的复合式结构是各国20世纪六七十年代传统的半刚性路面，也是当时各国主要的路面形式之一。

组合式结构和倒装结构是在复合式结构的基础上发展起来的，目前，在世界各国，组合式结构已经代替复合结构成为半刚性基层沥青路面的主要结构形式。

在大多数国家一般都采用很厚的沥青面层和比较薄的半刚性材料作为基层的组合式结构。

法国的半刚性基层沥青混凝土复合式结构路面中，沥青混凝土层厚度为6-16.5cm,水稳基层为28-42cm，而半刚性沥青混凝土组合式结构中沥青层厚度为19-27cm，半刚性底基层为18-25cm。

日本、意大利、德国、比利时都以18-30cm厚的沥青层和15-30cm厚的半刚性底基层作为半刚性路面的主要结构形式。

这些国家半刚性路面结构的共同特点是增加沥青层厚度，降低半刚性层厚度，使沥青层厚度和半刚性层厚度接近相等，从而有利于降低和延缓沥青路面的开裂，在一定程度上提高了沥青路面的使用性能。

20世纪六、七十年代，美国和德国都引进了全厚式沥青路面（Full-depthPavement），而且通过修筑大量的试验路研究表明，采用全厚式的沥青路面，不但可以获得更加耐久的路面使用性能，而且可以使造价降低20%左右。

20世纪80年代后期，许多国家开始使用半刚性沥青混凝土倒装式结构，即在沥青层和半刚性基层之间设置一层粒料层;这样不但没有增加沥青层厚度，而且减少了反射裂缝，粒料层必须采用高质量、级配良好、坚硬的碎石，厚度一般为10--15cm;但是目前在英国、法国、美国、日本等国，倒装结构不是主要的路面结构类型，在高速公路、重载交通应用不多。

在欧美各国以及包括日本在内的许多国家的高速公路沥青路面结构中绝大部分都使用了沥青稳定基层，沥青稳定碎石基层是最为常用的结构类型。

不同的国家路面结构类型差别很大，沥青稳定碎石基层在各国沥青路面典型结构中占了很大比重，而且沥青面层+沥青稳定碎石基层的总厚度值大多数大于20cm，但是我国的高速公路的沥青层总厚度通常都在20cm以下。

国外考虑到用半刚性基层材料时出现开裂问题比较严重，而且很难解决，所以许多国家最终放弃了半刚性基层沥青路面结构。

20世纪60年代，美国为了解决重载交通沥青路面车辙、疲劳开裂等问题，开始采用大碎石沥青混合料（LargeStoneAsphaltMixes，简称LSAM）作基层，即大碎石柔性基层（LargeStoneFlexibleBase，又称为沥青稳定基层（AsphaltTreatedBase）简称ATB，随后美国、英国、日本、加拿大、澳大利亚、南非等许多国家开始广泛应用这种沥青稳定基层。

我国半刚性基层沥青路面的发展

在我国，半刚性基层沥青路面结构的产生和应用有着深厚的历史背景，根据不同的时期的应用主要可分为四个阶段。

第一阶段，二十世纪六十年代初，我国石油资源开始大规模的开发，用国产的沥青筑路也在我国揭开了序幕。

我国早期的沥青路面主要是在现有的中级路面上铺设薄层表面处置层，通过铺设这种薄的表面处置层，大大的改善了路面的行车条件。

与水泥混凝土路面相比，沥青路面具有耐磨、表面平整、噪声低、施工期短、无接缝、行车舒适、振动小、养护维修简单方便等优点，因而在我国获得越来越广泛的应用。

但这一时期的公路路面结构简单，而且路面结构总厚度较薄，路面结构出现的破坏往往非常严重，满足不了交通荷载的需求，因此就把路面表面的整体回弹弯沉指标做为设计的控制指标。

第二阶段，二十世纪七十年代末，我国逐渐形成了以灌入式路面为主的沥青路面，这一形式的沥青路面结构典型的损坏方式是龟裂和变形较大，这也就决定了在这一时期控制路面结构的整体变形成为了路面结构设计的主要目标。

第三阶段，二十世纪八十年代以后，改革开放引起了国民经济的飞速发展，就得道路已无法满足高速发展得经济的需要，因此我国开始了兴建公路的高潮，同时也开始着手研究半刚性基层路面结构和路面材料。

路面工作者发现半刚性基层材料在提高路面结构的承载能力和抵抗变形的能力方面具有明显的优势，而目当采用了半刚性基层以后，沥青路面结构的整体承载能力和抵抗变形的能力明显提高，也因此减薄沥青层的厚度成为了当时研究的一种趋势。

此外相对于其他类型基层的沥青路面而言还具有造价低的优点，比较符合我国的基本国情，所以半刚性沥青路面逐渐发展成为我国高等级公路的主要的结构形式。

第四阶段，二十世纪九十年代以后，沥青层厚度的减薄带来的最直接的效益就是降低了公路工程的建设造价，又经过经过30多年的发展，我国道路工作者通过一系列的对半刚性基层材料的强度机理、强度发展规律和路用性质等进行了广泛的研究，形成了具有中国特色的半刚性基层沥青路面的设计、施工及管理的成套的成熟技术。

也因此半刚性沥青路面在我国被广泛推广应用。

参考文献：

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同济大学出版社,2006.

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[10]《道路工程术语标准》GBJ124-88

[11]《公路沥青路面设计规范》JTGD50-2006

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关于年龄

　　1.一个横贯终生的品德基本上都是在青年时代形成的，可惜在那个至关重要的时代，青年人受到的正面的鼓动永远是为成功而搏斗，而一般所谓的成功总是带有排他性、自私性的印记。

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