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西部地区合理路面厚度及路面结构型式研究总报告简本 PAGE  PAGE 11 西部交通建设科技项目 合同号：2001 318 223 35 西部地区合理路面厚度及 路面结构型式研究 总报告简本 2004年04月 一、概述 我国的高等级公路建设自1988年沈大、沪嘉高速公路建成通车以来，进入了以高速公路、一级公路等高等级公路为主的崭新时代。我们用短短的十多年时间走完了发达国家半个多世纪的发展历程，到2003年高速公路总里程超过30000公里，公路建设成就斐然。 在我国公路建设取得了很大成绩的同时，也暴露出了一些问题，特别是在已建成的高速公路中，沥青路面结构出现了较多的早期损坏，达到设计使用年限15年的沥青路面结构并不多见，明显表现出沥青路面结构长期使用性能的不足。 工程实践表明，半刚性基层存在一些固有的缺陷，其中最主要的问题是基层裂缝以及由其引发的反射裂缝，在交通荷载作用下，由于水的浸入，半刚性基层沥青路面水损坏较严重。 半刚性基层沥青路面结构已成为我国高等级公路最典型的结构形式，而现行公路沥青路面设计规范实际已经变成了半刚性基层沥青路面设计规范，现在全国各地的高等级公路几乎是千篇一律的结构形式，现行路面结构是否适用西部地区有待研究。 目前我国高速公路路面结构过分单一，与我国地域广阔、自然气候条件、土质、交通及经济水平的千差万别的实际情况明显不符，因此有必要探索其它的路面结构形式。开展合理路面结构形式研究就是从技术可靠，经济性好，使用耐久几个方面来体现。 二、主要研究工作 1 国内路况调查 路况调查分为东北、华东、华北、西南和西北片区，调查的主要内容是半刚性基层沥青路面和柔性基层沥青路面的使用情况及主要病害形式。并在部分路段进行了详细的现场试验，包括材料试验、弯沉测定，基层模量测定等。 2 国外资料收集与调研 收集了国外主要国家沥青路面结构设计方法和设计规范，主要有日本、shell、澳大利亚、俄罗斯、美国、法国、德国以及南非等国家的沥青路面设计???范或指南。通过研究，总结了国外沥青路面结构设计的指标体系和典型路面结构形式。 通过国外专家咨询的方式，分别与德国、美国、法国和南非等路面专家进行了咨询讨论，对国外部分国家沥青路面结构设计方法和沥青路面结构的使用性能进行了了解。 3 级配碎石基层材料力学性能、设计参数与施工技术研究 通过试验研究，确定了级配碎石基层材料的技术要求，通过室内三轴试验、重复加载试验和现场承载板测定等方式，确定了供路面结构设计采用的级配碎石材料的模量参数，并根据试验路和实体工程的修建，提出了级配碎石基层施工工艺与质量控制技术。 4 GTM沥青混合料设计方法研究 进行了室内GTM沥青混合料设计方法与马歇尔试验方法的不同，修建了GTM沥青混合料设计沥青路面试验段，并进行了试验验证。 5 3D柔性基层路面结构模拟系统开发 采用3D有限元分析技术，分析了柔性基层和半刚性基层沥青路面结构的受力特点。 6 柔性基层沥青路面结构设计方法的研究 根据目前国内沥青路面结构设计中存在的问题，在分析研究已收集到的国外沥青路面结构设计方法的基础上，初步提出了沥青路面结构设计的思路。 沥青路面结构设计的关键是路面结构组合设计。根据所能选用的路面材料的性能，组合不同的沥青路面结构，分析确定不同沥青路面结构组合在荷载作用下的破坏形式，以及路面结构在自然环境下，受温度和降雨的影响而可能发生的损坏，进而确定路面结构发生损坏的模型，以确定沥青路面结构设计的指标，沥青路面结构设计的指标应该是控制路面结构模型中发生破坏（或损坏）的主要关键指标。 目前国内沥青路面结构设计的指标为弯沉和层底的弯拉应力。实际上，对于目前普遍采用的半刚性基层沥青路面结构，层底弯拉应力并不起控制作用，而弯沉则成为沥青路面结构设计的唯一指标，实际应用的结果是由于片面强调路面表面弯沉，导致沥青路面结构形式日趋单一，全国不分东西南北，都是一种路面结构。 国外大多数国家的沥青路面结构是以沥青层底弯拉应变和路基竖向变形为路面结构设计的指标，这些国家的沥青路面结构多数采用柔性路面结构；采用弯沉指标的国家目前只有前苏联地区。这些国家在确定路面结构设计指标时同样参考了自己常用的路面结构形式。 本项目在研究分析以上情况的基础上，初步提出了柔性基层沥青路面结构设计方法，但由于时间和经费的限制，目前还无法形成可用的、完整的柔性基层沥青路面结构体系，只对部分指标进行了室内和现场试验验证，并形成了沥青路面设计的框架。 7 沥青稳定碎石疲劳方程验证 根据柔性基层沥青路面结构设计方法研究的需要，课