浅谈用FWD弯沉盆参数研究沥青路面反应模型.docx
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浅谈用FWD弯沉盆参数研究沥青路面反应模型
浅谈用FWD弯沉盆参数研究沥青路面反应模型
第36卷第18期
?
280?
2010年6月
山西建筑
SHANXIARCHITECTURE
V01.36No.18
Jun.2010
文章编号:
1009.6825（2010）18—0280—03
浅谈用FWD弯沉盆参数研究沥青路面反应模型
陈子金王昌衡
摘要:
介绍了国外利用FWD弯沉盆参数研究沥青路面反应模型的现状,分别对一些研究者提出的疲劳开裂模型和车
辙模型进行了具体阐述,指出无论采用哪种FWD弯沉盆参数,都从不同侧面反映了路面反应与FWD弯沉盆参数的内
在关系.
关键词:
路面反应模型,FWD弯沉盆参数,沥青路面,拉应变,压应变
中图分类号:
U416.217文献标识码:
A
1概述
许多研究表明,对沥青路面而言,无论采用哪种层状体系理
论,路表弯沉盆与荷载中心垂直弯沉值都存在一定的关系,并根
据这些关系,对弯沉盆参数与路面反应如应力和应变做了许多的
研究.以下为一些研究者提出的路面反应模型,根据沥青路面破
损类型分疲劳开裂模型和车辙模型.
2疲劳开裂模型
易,管理方便.缺点是中心结点是全网可靠性的"瓶颈",如果中
心结点产生故障,则会影响全网的通信.
在环状拓扑结构中,由通信线路连接起来的各结点构成一闭
合环路.环中有一个结点作为主结点,负责全网的工作过程,数
据沿一个方向在环中传输,采取逐点轮循的存,取方式.这种拓
扑结构的优点是结构简单,实现容易,数据传输延迟确定.缺点
是每两个结点之问的通信线路都是网络可靠性的"瓶颈".环中
任何一个结点出现故障,均可造成全网瘫痪.为了保证环路能正
常工作,需要较复杂的环路维护工作.同时环中有新结点加入或
有结点撤出时,环路的恢复工作都较复杂.
树状拓扑结构可看作是星状的拓展.其结点按层次进行连
接,数据交换主要在上,下层结点之间进行,相邻或同层结点之间
一
般很少进行数据交换.这种结构的优点是通信线路连接简单,
其管理软件也不复杂,维护亦方便.缺点是资源共享能力差,可
靠性也不够高.
网状拓扑结构结点之间的连接具有任意性,没有一定的规律
可遵循.它的主要优点是系统的可靠性高,资源共享方便.缺点
是结构复杂,软件控制麻烦,必须采用路由选择算法和流量控制
方法.在远程网系统中多采用这种拓扑结构.
2）远动系统通信网络适用结构的分析.从铁路电力设施运
行管理的角度及铁路电力系统网络结构特征上分析,电力调度中
心是电力系统调度管理的枢纽,配电所是主要结点,分断开关,低
压断路器是次要结点.调度中心与配电所间,相邻配电所问,相
2.1Jung模型
Jung（1988年）提出一种预测沥青混凝土面层底部拉应变的
方法…1,该方法需用到FWD承载底板边缘弯沉值的斜率,其斜率
是将弯沉盆的倒数代人多项式得到的.沥青面层底部的拉应变
（）由曲率半径R确定:
U
￡=
（1）
邻分断开关间,调度中心与低压断路器问,配电所与分断开关间,
配电所与低压断路器间,存在监测监控关系,均有信息传输的要
求.根据前面有关信息传输容量的分析,以及配电所在整个铁路
电力系统中的重要性,决定了各配电所与调度中心间应是一对一
的星形网络关系.从地理位置上看调度中心,配电所,分断开关,
低压断路器,配电所,分断开关,低压断路器……呈连续的点状分
布,又知除调度中心与配电所间外其他各点之间信息传输量小,
所以从地理位置的角度看,调度中心,分断开关,低压断路器宜组
成点对点环状结构网络,但环状结构中数据沿一个方向在环中传
输,采取逐点轮循的存取方式,不适合诸如分断开关,低压断路器
这种被控点发生故障的随机性（发生故障时数据应优先传送）,以
及环路维护较复杂,环中有新结点加入或有结点撤出时,环路的
恢复工作复杂的缺点,环状结构不适用.综合以上分析,远动系
统通信网络从整体上应构成一个网状结构.
2.3研究结论
1）调度中心应设置通信前置机,出口带宽至少为20M（考虑
10个配电所）采用34368Kbit/s电接口.配电所设置2048Kbit/s
电接口,出口带宽2048K.分断开关,低压断路器设置2048Kbit/s
电接121,或根据生产厂商的要求设置,出口带宽64K即可.调度
中心,配电所推荐光纤入户,分断开关,低压断路器传输介质推荐
双绞线或同轴电缆.2）调度中心,配电所,分断开关,低压断路器
问的通信网络应组成网状结构,其中调度中心与配电所层为点对
点星形,配电所（含）及以下部分为网状结构.
Theresearchreportofpassengersdedicatedlinepowermotionsystemchannel
ZHENGKe-wei
Abstract:
TheresearchbackgroundofpassengersdedicatedlinepowermotionsystemWaSillustrated,throughanalyzingofchanneldata
switchingcapabilityandstructureofpassengersdedicatedlinepowermotions~tem,itconcludedthattheleastbandwidthofpowermotion
channelis20M,andcommunicationnetworkwassuitabletoadoptmeshstructure.
Keywords:
railway,powermotionsystem,charmelwidth,meshstructure
收稿日期:
2010—02.25
作者简介:
陈子金（1976.）,男,硕士,工程师,广州市科城建筑设计有限公司,广东广州510663
王昌衡（1957一）,男,副教授,湖南大学土木工程学院,湖南长沙410082
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0荤168月陈子金等:
浅谈用FwD弯沉盆参数研究沥青路面反应模型?
281?
尺=2（D0一D）
（2）
其中,为沥青面层厚度;a为FWD承载底板半径;D0为
荷载中心的弯沉值;D赤为承载板边缘的弯沉值,由曲线代入单
个弯沉盆计算得到.
2.2Thompson模型
Thompson（1989年,1995年）对全厚式路面和级配基层路面
进行研究[,引,提出使用弯沉盆纵剖面下的面积（AUPP）来确定
沥青面层底部的拉应变（e）.如图1所示,其面积A由式
（3）确定:
1
ALlP=音（5Do一2D1—2D2一D3）X305（3）厶
其中,D0,D1,D2,D3分别为距荷载底板中心距离为01Tim,
305mitt,610nlrn,915n1m处的弯沉值,rnI'O.
.
j
D0/AUPP
/
3o5305305
图1AUPP示意图（单位:
nun）
对全厚式沥青路面,沥青面层底部的拉应变（）的计算式为:
log（）=1.0241Og（AUPP）+1.001（4）
对级配基层沥青路面,沥青面层底部的拉应变（￡）与AUPP
关系为:
log（￡）=0.8211Og（AUPP）+1.210（5）
Garg和Thompson（1998年）通过试验研究得出,AUPP是一
种较为重要的弯沉盆参数,用AUPP来预测沥青面层底部的拉应
变（￡）,能得到较为准确的结果.由于AUPP反映的是弯沉盆
的一项几何特性,因此用其预测s不受路基和路面类型的影响.
2.3HeeMunPark模型
HeeMunPark（2001年）在其博士论文中对此作了大量的研
究4,,在进行弯沉盆参数分析中发现,沥青面层底部的拉应变
e与基层损坏指数（BDI）有很好的相关性.对于全厚式沥青路
面,面层底部的拉应变e与BDI的关系为:
log（￡）=1.0781Og（BDI）+0.1841og（）+2.974（6）
对骨料基层沥青路面,面层底部的拉应变与kiD/的关系为:
log（￡）=1.0821og（BDI）+0.2591og（）+2.772（7）
其中,弯沉盆参数13191可参见表1;为沥青面层厚度,HⅡ11.
表1弯沉盆参数
弯沉盆参数公式
弯沉盆纵剖面下面积AAUPP=__1（5D0—2D305—2D61oD9l5）x305
表面弯曲指数SCISCI=Do——D305
基层损坏指数BDIBDI=D305——D610
基层弯曲指数BC1BCI=D610—D915
A【差DAUPP=AUPP2——AUPP~
面层弯曲指数差DSCIDSCI=SCI2——SCI1
基层损坏指数差DBD1DBDI=BDI2——BD11
基层弯曲指数差DBCIDBCI=/3（7/2——/3（7/1
3车辙模型
3.1Thompson模型
Thompson（1989年）通过研究,用路基应力比（SSR）来估计
路面体系的车辙潜力,路基应力比（SSR）定义为:
SSR=（8）
q"
其中,SSR为路基应力比;为路基偏应力;吼为路基无侧
限抗压强度.
通过用ILLIPAVE有限元程序进行数据拟合,得到以下回归
方程用于确定基层柔性路面的SSR:
log（SSR）=1.6711og（Do）一2.876（9）
表2列出了重要季节（春季）的SSR设计标准,该标准对设
计交通量下整个预测的表面车辙可接受水平进行限制.
表2重要时期5】sR的设计标准
路面类型SSR容许值
全厚式沥青混凝土（AC）05
AC+粒料基层0.5
0.75（<20kESALs）
沥青表处+粒料基层0.70（20k--40kESALs）
0.65（40k--80kESAI~）
3.2HeeMunPark模型
HeeMunPark（2001年）在其博士论文中,对车辙问题主要考
虑以下应变:
沥青面层平均压应变e;基层顶面压应变e出;路基
顶面压应变e.研究中发现,各项应变分别与不同的弯沉盆参
数有较好的相关性.其中,沥青面层平均压应变~caz"与SCI的关
系为:
log（e=.）=1.0761og（scI）+1.1221og（%）+0.315（10）
基层顶面压应变Cabc与基层损坏指数BDI间的关系为:
log（e&）=0.9381og（BDI）一0.0791og（）+0.0451og（）+3.826
（11）
其中,H为基层厚度,lnIn.
对全厚式沥青路面,路基顶面压应变￡与基层损坏指数BDI
相关性较好,两者关系为:
log（e,g）=0.9991Og（BDI）+0.0631og（）+3.583（12）
然而,对于骨料基层,路基顶面压应变e与基层弯曲指数
BCI相关性较好,两者关系为:
log（e）=1.017log（BC/）一0.0421og（f）一0.0491og（Hb）+5.072
（13）
4结语
研究路面反应模型对了解道路使用寿命,分析路面结构状态
及预测道路使用寿命等有着极其重要的作用.以上研究都是在
利用FWD弯沉盆参数的基础上进行的,无论利用的是何种FWD
弯沉盆参数,都从不同侧面反映了路面反应与FWD弯沉盆参数
的内在关系.因FWD弯沉盆参数较多,这种研究人们会继续下
去,继续推进这一研究工作的开展.
参考文献:
[1]Jung,F..DirectCalculationofMaximumCurvatureandStrain
inAsphaltConcreteLayersofPavementsfromLoadDeflection
BasinMeasurements.TransportationResearchRecord1196,
TRB,W_ashingtonD.C,1988:
225—259.
[2]u,.R.AreaUnderthePavm~mtProfiletOPredictStrain.
InformalPresentationatFWDUsersGroup1nualMeeting.
Indianapolis.IN.1989:
168—93.
[3]Ttxxnpson,M.R..ILLI—PAVEBasedNUTAnalysisProcedures.
In:
NondestuctiveTestingofPavementsandBackcalculationof
Moduli,ASTMs]1P1026.A.J.BushⅢandG.Y.&dadi,
EDs.ASrM,Philadelphia,1989:
229.244.
第36卷第18期
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282?
2010年6月
山西建筑
SHANXIARCHITECTURI
V0I.36No.18
Jun.2010
文章编号:
1009—6825（2010）18.o282一O2
沥青路面冷再生技术浅析
杨立梅
摘要:
通过对沥青路面冷再生稳定剂,配合比设计,路面施工工艺及质量控制的浅析,寻求一种合理利用资源,节约资
金,保护环境,改造旧路的新途径具有重要的现实意义.
关键词:
沥青路面,冷再生技术,配合比,施工工艺
中图分类号:
U416.26文献标识码:
A
沥青路面的再生利用是将旧沥青路面经过翻挖,回收,破碎,
筛分等方法处理后,与再生剂,新集料等按一定比例重新拌和成
混合料,能够满足一定的路用性能并重新铺筑于路面的一整套工
艺.由于对旧材料进行重复利用,施工过程中路面的几何线形及
厚度能得到很好地保持.
沥青路面就地冷再生技术可以对路面龟裂,沉陷,车辙,坑
槽,基层松散等病害进行有效地改造.故Et前已经成为许多公路
建设部门十分重视的一项技术,越来越多地应用于地方公路的大
修改造工程.
1冷再生施工技术的优点
1）施工费用低.道路就地冷再生由于全部利用了旧的路面
和基层材料,从而减少了道路维修或改造时旧材料的挖起运输,
废弃和新材料的购置,节约能源,从而导致成本大幅度下降.与
在旧铺层上加铺新料的维修方法相比,冷再生可降低成本约
20%.2）施工质量好.不损坏路基,提高旧路等级,且能够精确
控制基层厚度,可以根据不同道路原铺装材料的实际情况进行设
计,选择不同的稳定剂,配比准确,可以保证再生材料的优秀品质
和施工质量.3）施工工期短.道路冷再生施工一次性可以完成
破碎,添加,拌和及摊铺,从而简化了施工程序,缩短了施工工期.
4）环境污染少.冷再生可以充分利用旧路的沥青,石料等材料,
减少了新材料的开采,具有重大的环保效益,因此被人们称为"绿
色"施工技术.5）施工干扰小.冷再生施工的特点是大型机械密
集施工,将因施工而造成的交通干扰降到了最低.该机械具有封
闭式自动控制添加系统,可以防止粉尘飞扬,有利于文明施工.
2冷再生深度确定
沥青路面冷再生深度直接关系到混合料的组成情况,因此在
进行冷再生混合料配合比设计时,首先确定需要冷再生的深度,
从而合理确定配合比组成.在确定旧沥青路面冷再生的深度时
应对旧路面的破损状况及承载力状况和弯沉进行综合调查与检
测,根据检测结果综合确定再生深度.如果路面基层已经损坏,
就必须对基层进行冷再生处理,如果路面的损坏程度还没有波及
到基层,只是路面表面层出现裂缝,泛油,磨损,车辙,坑槽等病害
时,就可以采用冷再生面层作为新改造路面的下面层,或作为改
造的低等级路面的面层使用.
3冷再生稳定剂的选择
当冷再生混合料是二灰稳定碎石基层或水泥稳定碎石基层
时可掺加水泥作为稳定剂,再生得到的混合料作为路面的基层或
底基层使用.在水泥作为稳定剂掺人时,水泥用量一般控制在
4%--6%（重量百分比）之间.在具体掺入时,有如下几种添加方
式:
1）将粉状水泥撒布在再生机前的被再生路面上,再生机经过
时可将水泥与被铣刨下来的旧混合料进行拌和.2）用专用水泥
稀浆搅拌输送车将水泥与水拌和成稀浆状,水泥稀浆可以直接喷
洒到再生机的拌合罩壳内.这样不仅可以保证水泥用量的精确
性,也防止了因刮风等而损失水泥材料.3）采用专用水泥撒布车
撒布水泥,撒布车作为再生机组的一部分.
当再生混合料为沥青面层时,可掺加乳化沥青作为稳定剂,
再生得到的混合料可作为沥青碎石基层或沥青下面层使用.
再生沥青面层混合料时,掺加乳化沥青作为稳定剂,乳化沥
青可以提高混合料的粘结力和承载力,有助于使旧路面中老化的
沥青复原,软化.使用乳化沥青的好处是其粘度低,易于用再生
设备中的液体喷洒装置添加,再生材料与乳化沥青拌和后,乳化
沥青破乳后沥青有较高的粘度,因此可以提高旧材料的粘结性.
[4]Kim,Y.R.,H.M.Park.UseofFallingWeightDef/ectometer[5]XuBing,S.R.Ranjithan,Y.R.Kim.DevelopmentofRelation—
Multi—LoadLevelDataforPavementStrengthEstimation.In:
shipsBetweenFWDDeflectionsandAsphaltPavementLayer
NCIZ）TReport（ProjectHwY一00—4）NorthCarolinaStateCon&tionIndicators.In:
PapersubmittedtoTRB,2001:
372-
University,2001:
32-80.378.
Discussiononthestudyofasphaltpavement
reactionmodelusingFWDdeflectionbasinparameters
CHENZi-jinWANGChang-heng
Abstract:
ThestatusofthestudyofasphaltpavementreactionmodelusingFWDdeflectionbasinparametersatabroadwasintroduced.and
thefatiguecrackmodelsandtrackmodelsprovidedbysomeresearcherswereexplainedconcretely.ItpointedoutthatnomatterwhichFWD
deflectionbasinparametersWasadopted,theinternalrelationshipbetweenpavementreactionandFWDdeflectionbasinparameterswasreflect—
edfromdifferentsides.
Keywords:
pavementreactionmodel,FWDdeflectionbasinparameters,asphaltpavement,tensionstrain,compressionstrain
收稿日期:
2010.03—11
作者简介:
杨立梅（1973一）,女,工程师,长治公路分局,山西长治046000
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