瀝青面層整體動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)的層位分解方法

關(guān)宏信，李植淮，崔志勇，徐一鳴

(1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)，湖南　長(zhǎng)沙　410004； 2.中國(guó)路橋工程有限責(zé)任公司，北京　100011；3.河北省高速公路管理局，河北　石家莊　050051；4.廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司，廣東　廣州　510620)

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瀝青面層整體動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)的層位分解方法

關(guān)宏信1，李植淮2，崔志勇3，徐一鳴4

(1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)，湖南長(zhǎng)沙410004； 2.中國(guó)路橋工程有限責(zé)任公司，北京100011；3.河北省高速公路管理局，河北石家莊050051；4.廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司，廣東廣州510620)

建立了將瀝青面層整體動(dòng)穩(wěn)定度分解成各層材料動(dòng)穩(wěn)定度的方程，通過對(duì)大量瀝青混合料和相應(yīng)瀝青面層整體開展的輪轍試驗(yàn)回歸得到了方程的相關(guān)系數(shù)；利用這個(gè)分解方程，將設(shè)定的瀝青面層整體動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)分解到瀝青面層各層，得到了層位動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)和厚度的多個(gè)組合方案。分析結(jié)果表明，這個(gè)分解方程可以有效地統(tǒng)一瀝青面層結(jié)構(gòu)抗車轍性能和層位抗車轍性能；能夠得到各層位動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)的多個(gè)組合方案，便于實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)選；所得到的各層位動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)綜合考慮了瀝青混合料所處層位和層厚，彌補(bǔ)了目前規(guī)范的不足。

道路工程；瀝青面層；輪轍試驗(yàn)；動(dòng)穩(wěn)定度分解；層位；層厚

0　引言

目前我國(guó)對(duì)車轍的研究集中在材料層面，如規(guī)定了瀝青混合料車轍試驗(yàn)方法、按瀝青混合料類型設(shè)定了動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)等。但是，瀝青混合料在位于瀝青面層不同層位以及層厚也不相同的情況下，其所處的應(yīng)力環(huán)境和溫度環(huán)境也不相同，目前的動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置方法顯然無法適應(yīng)復(fù)雜的應(yīng)力和溫度環(huán)境；而且瀝青混合料的抗車轍性能并不等同于路面結(jié)構(gòu)整體的抗車轍性能，在不清楚兩者之間聯(lián)系的情況下，無從得知路面整體抗車轍性能好壞。

有國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)多層式瀝青面層開展過整體抗車轍性能試驗(yàn)研究，如紀(jì)小平[1]、Suh，Young-Chan[2]等對(duì)三層式瀝青面層開展過加速加載車轍試驗(yàn)，國(guó)內(nèi)部分機(jī)構(gòu)[3-6]和日本學(xué)者[7]對(duì)三層式試件開展過輪轍試驗(yàn)；楊軍[8]開展過雙層瀝青式面層的環(huán)道試驗(yàn)；董澤蛟[9]開展過上中面層組合和中下面層組合式結(jié)構(gòu)的車轍試驗(yàn)；Grebenschikov[10]開展過漢堡車轍試驗(yàn)。這些多層式車轍試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法中，加速加載試驗(yàn)效果最好，環(huán)道試驗(yàn)次之，但所需費(fèi)用高昂；漢堡車轍試驗(yàn)最多只能完成雙層式瀝青面層的模擬試驗(yàn)。相對(duì)而言，輪轍試驗(yàn)在我國(guó)已經(jīng)得到普及，可以對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單改裝[11]就可以完成全厚式瀝青面層車轍試驗(yàn)。但是，上述這些研究都只對(duì)多層式試件開展車轍試驗(yàn)，并沒有分析整體動(dòng)穩(wěn)定度和材料動(dòng)穩(wěn)定度之間的關(guān)系。筆者曾經(jīng)建立過瀝青混合料和瀝青路面結(jié)構(gòu)抗車轍性能之間的聯(lián)系，但采用的聯(lián)系方程沒有考慮層位厚度的影響[12]，存在一定的不足。

本文將針對(duì)上述問題，重點(diǎn)研究如何建立瀝青混合料和瀝青路面結(jié)構(gòu)抗車轍性能之間的聯(lián)系，以便于將目前相互割裂的兩個(gè)方面的研究有機(jī)地聯(lián)系起來，為實(shí)現(xiàn)瀝青路面抗車轍性能設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

1　瀝青面層整體動(dòng)穩(wěn)定度的分解方程

全厚式瀝青面層試件室內(nèi)輪轍試驗(yàn)的車轍變形是其組成各層變形的累積，因此從理論上有：

(1)

式中，Δd0為某時(shí)間段內(nèi)全厚式車轍試件的車轍深度增加值；Δdi為某時(shí)間段內(nèi)各單層材料車轍深度增加值；n為試件的層數(shù)。

根據(jù)動(dòng)穩(wěn)定度的定義，單層瀝青混合料輪轍試驗(yàn)時(shí)在特定時(shí)間段內(nèi)車轍深度增加值為：

(2)

式中，N為試驗(yàn)輪往返碾壓速度；DSi為各單層材料的動(dòng)穩(wěn)定度，當(dāng)i=0時(shí)為全厚式試件的整體動(dòng)穩(wěn)定度；c1為試驗(yàn)機(jī)類型修正系數(shù)；c2為試件系數(shù)；t1與t2為動(dòng)穩(wěn)定度計(jì)算時(shí)刻點(diǎn)。

當(dāng)單層瀝青混合料輪轍試驗(yàn)條件能完全反映其在全厚式瀝青面層輪轍試驗(yàn)中所處的應(yīng)力場(chǎng)和溫度場(chǎng)時(shí)，由式(1)和式(2)可以推得：

(3)

式中DS0為全厚式試件整體動(dòng)穩(wěn)定度。

因?yàn)槭芙Y(jié)構(gòu)層組合和厚度的影響，單層瀝青混合料輪轍試驗(yàn)時(shí)的荷載條件和溫度環(huán)境很難與全厚式車轍試驗(yàn)一致：一方面結(jié)構(gòu)組合不同，荷載自上而下的傳遞效果各不相同，而且下層情況對(duì)某層所受荷載也有影響，目前沒有辦法精確計(jì)算這種傳遞效果，導(dǎo)致材料輪轍試驗(yàn)時(shí)的荷載條件不可能準(zhǔn)確按照其在全厚式車轍試件中所受到的荷載來確定；另一方面，雖然可以實(shí)際測(cè)試試件內(nèi)部的溫度場(chǎng)，但單獨(dú)對(duì)各層瀝青混合料進(jìn)行輪轍試驗(yàn)時(shí)試件內(nèi)部的溫度條件也很難準(zhǔn)確按照其在全厚式車轍試件中所處的溫度場(chǎng)來進(jìn)行控制。

為此，筆者將厚度引入式(3)，由于單層瀝青混合料輪轍試驗(yàn)時(shí)試件的厚度是固定的，而模擬不同組合結(jié)構(gòu)時(shí)的全厚式試件各層的厚度大多數(shù)情況下并不等于單層試件的標(biāo)準(zhǔn)厚度，這里將各層的厚度引入到各層的動(dòng)穩(wěn)定度前。另外再引入綜合修正系數(shù)ai來對(duì)各層的動(dòng)穩(wěn)定度進(jìn)行修正，以考慮前述全厚式輪轍試驗(yàn)與單層瀝青混合料輪轍試驗(yàn)之間的應(yīng)力場(chǎng)和溫度場(chǎng)的區(qū)別，則有：

(4)

式中hi為面層第i層位的厚度。

本文將式(4)稱為瀝青面層結(jié)構(gòu)與層位動(dòng)穩(wěn)定度的分解方程。如果采用全厚式輪轍試驗(yàn)來分析三層式瀝青面層的抗車轍性能，則式(4)有a1～a9共9個(gè)待定系數(shù)。

2　分解方程修正系數(shù)的確定

為分析式(4)的適用性，筆者開展了大量車轍試驗(yàn)來確定其修正系數(shù)。擬訂了26種不同的三層式瀝青面層結(jié)構(gòu)組合(共有9個(gè)待定系數(shù))，包括5種厚度組合、18種材料組合，共涉及14種瀝青混合料(材料級(jí)配見表2)，具體如表1所示。表中前20種組合將在常載常速下(試驗(yàn)荷載為0.7 MPa，試驗(yàn)輪往復(fù)速度42次/min)進(jìn)行車轍試驗(yàn)。為擴(kuò)大試驗(yàn)數(shù)據(jù)的范圍跨度，后6組數(shù)據(jù)是在重載低速試驗(yàn)條件下(試驗(yàn)荷載為1.1 MPa，試驗(yàn)輪壓速度14次/min)完成的。

表1　三層式車轍試件結(jié)構(gòu)組合

注：表中后面6種結(jié)構(gòu)的動(dòng)穩(wěn)定度是在“重載低速”試驗(yàn)條件下(試驗(yàn)荷載為1.1 MPa，試驗(yàn)輪壓速度14次/min)完成的。

筆者對(duì)表1中的這26種瀝青面層結(jié)構(gòu)組合方案進(jìn)行了全厚式輪轍試驗(yàn)，并對(duì)組成這些結(jié)構(gòu)的表2中的瀝青混合料進(jìn)行了輪轍試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)備采用自行改進(jìn)后的輪轍儀，單層試件內(nèi)部溫度為均勻溫度60 ℃，全厚式試件內(nèi)部處于溫度梯度狀態(tài)[5]。車轍試驗(yàn)結(jié)果列于表3和圖1。

利用數(shù)學(xué)軟件1st0pt對(duì)表2的數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)動(dòng)穩(wěn)定度數(shù)據(jù)(見圖1)，按照式(4)的模型進(jìn)行了回歸處理，分析得到了式(4)的9個(gè)修正系數(shù)：a1= 3.217 8，a2=0.490 7，a3=0.610 4，a4=-1 811.870 1，a5= 1 460.727 8，a6= -199.266 6，a7=-1.341 1，a8= 7.728 4，a9= 23.556 6。擬合的相關(guān)系數(shù)為0.988。

表2　各種瀝青混合料的質(zhì)量配合比

表3　各種瀝青混合料車轍試驗(yàn)結(jié)果

注：表中后面8種材料(帶星號(hào))的動(dòng)穩(wěn)定度是在重載低速試驗(yàn)條件下(試驗(yàn)荷載為1.1 MPa，試驗(yàn)輪壓速度14次/min)完成的。

圖1　三層式試件動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果Fig.1　DS test result of 3-layer type samples

3　瀝青面層整體動(dòng)穩(wěn)定度的分解

3.1瀝青面層各層厚度固定情況下動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)的分解

首先設(shè)定對(duì)瀝青面層結(jié)構(gòu)整體動(dòng)穩(wěn)定度的控制標(biāo)準(zhǔn)為[DS0] =3 500次/mm，上中下層位的厚度組合為(4+6+8) cm；然后將[DS0]值代入方程(4)，擬訂了多個(gè)[DSi]的組合方案。經(jīng)分解后各方案的動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)組合([DS1]，[DS2]，[DS3])(括號(hào)中各符號(hào)分別代表上面層、中面層、下面層的動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn))計(jì)算結(jié)果為：方案1(5 678，2 000，1 000次/mm)，方案2(4 210，5 320，1 000次/mm)，方案3(4 548，4 548，1 000)，方案4(5 856，2 400，800次/mm)，方案5(3 000，9 590，800次/mm)。由計(jì)算結(jié)果可見：

①有多種不同的層位動(dòng)穩(wěn)定度和厚度組合方案可以達(dá)到相同的結(jié)構(gòu)整體動(dòng)穩(wěn)定度要求，而且方案之間的差別可以非常大，方案1和4代表上面層可以遠(yuǎn)優(yōu)于中下面層，方案5代表中面層可以遠(yuǎn)優(yōu)于上面層，方案2和3代表中面層可以接近上面層甚至與上面層相同。目前的研究者都很重視中面層的抗車轍性能[11]，但對(duì)于如何加強(qiáng)中面層的抗車轍性能卻無法量化，導(dǎo)致工程上很盲目，而本文提出的這種分解方程則可以對(duì)此提供量化指導(dǎo)。

②我國(guó)目前只是根據(jù)混合料類型分別設(shè)定了不同的動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)，而且對(duì)同一類材料而言該標(biāo)準(zhǔn)是相同的,如規(guī)范要求在某地區(qū)普通瀝青AC類混合料、改性瀝青AC類混合料、改性瀝青SMA的動(dòng)穩(wěn)定度分別不能小于800，2 400,3 000次/mm，而按照這個(gè)材料動(dòng)穩(wěn)定度標(biāo)準(zhǔn)組合成的瀝青面層的整體動(dòng)穩(wěn)定度僅為2 341次/mm(按照方程(4)計(jì)算得到)。如果某些工程情況特殊，需要瀝青面層的整體動(dòng)穩(wěn)定度達(dá)到[DS0] =3 500次/mm的控制標(biāo)準(zhǔn)，則按照目前規(guī)范設(shè)置的材料動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)是滿足不了要求的，需要按照方案4或者方案5的方法進(jìn)一步增強(qiáng)上面層或中面層。

3.2瀝青層總厚度固定情況下動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)的分解

在瀝青層總厚度保持22 cm不變的前提下，變化各層厚度組合(考慮到路面工程的實(shí)際，上面層厚度h1在4，5，6 cm中選取，中面層厚度h2在6，7，8，9 cm中選取，下面層厚度h3在8，9，10，11，12 cm中選取，并保證h1

利用式(4)計(jì)算時(shí)，分3種情況進(jìn)行分析：

(1)下面層厚度和動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)固定，分析兩種情況下的變化規(guī)律：中面層[DS](代表動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn))固定時(shí)，上面層[DS]隨上面層厚度變化(因?yàn)榭偤穸裙潭?，中面層的厚度也?huì)相應(yīng)變化)的規(guī)律；上面層[DS]固定時(shí)，中面層[DS]隨中面層厚度變化(因?yàn)榭偤穸裙潭ǎ厦鎸拥暮穸纫矔?huì)相應(yīng)變化)的規(guī)律。計(jì)算結(jié)果見圖2。

圖2　下面層厚10 cm且[DS3]=800次/mm時(shí)上中面層動(dòng)穩(wěn)定度和層厚組合Fig.2　Combination of DS and thickness of top and middle surface course when bottom surface course’s thickness is 10 cm and its[DS3] is 800 times/mm

(2)上面層厚度和動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)固定，分析兩種情況下的變化規(guī)律：下面層[DS]固定時(shí)，中面層[DS]隨中面層厚度變化(因?yàn)榭偤穸裙潭?，下面層的厚度也?huì)相應(yīng)變化)的規(guī)律；中面層[DS]固定時(shí)，下面層[DS]隨下面層厚度變化(因?yàn)榭偤穸裙潭?，中面層的厚度也?huì)相應(yīng)變化)的規(guī)律。計(jì)算結(jié)果見圖3。

圖3　上面層厚4 cm且[DS1]=6 000次/mm時(shí)中下面層動(dòng)穩(wěn)定度和層厚組合Fig.3　Combination of DS and thickness of middle and bottom surface course when top surface course’s thickness is 4 cm and its[DS1] is 6 000 times/mm

(3)中面層厚度和動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)固定，分析兩種情況下的變化規(guī)律：下面層[DS]固定時(shí)，上面層[DS]隨上面層厚度變化(因?yàn)榭偤穸裙潭?，下面層的厚度也?huì)相應(yīng)變化)的規(guī)律；上面層[DS]固定時(shí)，下面層[DS]隨下面層厚度變化(因?yàn)榭偤穸裙潭ǎ厦鎸拥暮穸纫矔?huì)相應(yīng)變化)的規(guī)律。計(jì)算結(jié)果見圖4。

圖4　中面層厚7 cm且[DS2]=3 300次/mm時(shí)上下面層動(dòng)穩(wěn)定度和層厚組合Fig.4　Combination of DS and thickness of top and bottom surface course when middle surface course’s thickness is 7 cm and its[DS2] is 3 300 times/mm

由圖2～圖4可見，表中的變化規(guī)律可以統(tǒng)一表述為：在保持三層式瀝青面層總厚度和整體動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)恒定的前提下，若固定某一層位的厚度及其動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)，再固定剩余兩層中其中某一層位的動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)，則隨著剩余那個(gè)層位厚度的增加，該層的動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)值將表現(xiàn)出兩種趨勢(shì)：若該層處于偏上層位(與“剩余兩層中其中某一層位”相比)，則其動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)值可以降低；若該層處于偏下層位(與“剩余兩層中其中某一層位”相比)，則其動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)值需要增大。這種變化規(guī)律用表4表示。

表4　瀝青層總厚度固定情況下動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)分解的規(guī)律

之所以出現(xiàn)這種變化規(guī)律，可以理解成：對(duì)于序號(hào)1對(duì)應(yīng)的情況，由于h1的增加量Δ和h2的減小量相同，這就相當(dāng)于原中面層頂面以下Δ厚度的材料由上面層材料替換，但是圖2中原[DS1]大于[DS2]，如果[DS1]維持不變，則瀝青面層整體的[DS]將會(huì)增大，適當(dāng)減小[DS1]則可以維持瀝青面層整體的[DS]不變；序號(hào)4和序號(hào)5對(duì)應(yīng)的情況也是這個(gè)道理。對(duì)于序號(hào)2對(duì)應(yīng)的情況，由于h2的增加量Δ和h1的減小量相同，這就相當(dāng)于原上面層底面以上Δ厚度的材料由中面層材料替換，但是圖2中原[DS2]小于[DS1]，如果[DS2]維持不變，則瀝青面層整體的[DS]將會(huì)減小，適當(dāng)增大[DS2]則可以維持瀝青面層整體的[DS]不變；序號(hào)3和序號(hào)4對(duì)應(yīng)的情況也是這個(gè)道理。

通過對(duì)這種規(guī)律性的分析，也證明了本文提出的分解方程(4)是合理的。

3.3瀝青層總厚度發(fā)生變化情況下動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)的分解

考慮上面層厚度增加1 cm、或者中面層厚度增加1 cm，或者下面層厚度增加1 cm時(shí)，在瀝青面層整體動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)保持不變的情況下，分析各層位的動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)可以如何進(jìn)行調(diào)整。本小節(jié)以[DS0]=3 500次/mm、初始瀝青面層結(jié)構(gòu)各層的厚度組合為(4+6+8) cm為例，進(jìn)行了各層位動(dòng)穩(wěn)定控制標(biāo)準(zhǔn)的分解，計(jì)算結(jié)果如表5所示。

表5　總厚度增加情況下各層位動(dòng)穩(wěn)定度分解示例

由表5可見：

(1)如果將上面層厚度增加1 cm，則可以分別單獨(dú)將上、中、下面層的動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)降低。這可以理解成初始結(jié)構(gòu)的上面層的動(dòng)穩(wěn)定度遠(yuǎn)高于其他兩層，增加上面層的厚度則更加大了其對(duì)瀝青面層整體動(dòng)穩(wěn)定度的貢獻(xiàn)率，而降低上面層或中面層或下面層的動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)則可以維持整體動(dòng)穩(wěn)定度不變。

(2)如果將中面層厚度增加1 cm，也可以分別單獨(dú)將上、中、下面層的動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)提高。這可以理解成中面層增加的1 cm材料代替了原下面層上部的1 cm材料而導(dǎo)致動(dòng)穩(wěn)定度增強(qiáng)，但同時(shí)會(huì)引起下面層向下擴(kuò)張，而相當(dāng)于在初始結(jié)構(gòu)的下方增加了一個(gè)產(chǎn)生車轍變形(與動(dòng)穩(wěn)定度成倒數(shù)關(guān)系)的來源，而且前者的增強(qiáng)作用比后者弱，所以需要通過提高上面層或中面層或下面層的動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)來維持整體動(dòng)穩(wěn)定度不變。

(3)如果將下面層厚度增加1 cm，也可以分別單獨(dú)將上、中、下面層的動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)提高。這可以理解成增加的1 cm下面層材料，相當(dāng)于在初始結(jié)構(gòu)的下方增加了一個(gè)產(chǎn)生車轍變形的來源，只有通過提高上面層或中面層或下面層的動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)來平衡該負(fù)面效果。

由表5綜合起來看，在瀝青路面上面層厚度增加的情況下，則可以適當(dāng)放低對(duì)某一層位瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)的要求；而在中面層或下面層厚度增加的情況下，則需要增強(qiáng)對(duì)某一層位瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)的要求。這可以作為從抗車轍性能的角度指導(dǎo)瀝青面層結(jié)構(gòu)組合的原則之一。

4　結(jié)論

(1)建立了瀝青面層全厚式試件整體動(dòng)穩(wěn)定度與各層位動(dòng)穩(wěn)定度之間的聯(lián)系方程，利用該方程可以將瀝青面層整體動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)分解成各層位動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)抗車轍性能與材料抗車轍性能之間的統(tǒng)一；還可以同時(shí)考慮各層位厚度和動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)的不同組合，有助于從抗車轍性能的角度指導(dǎo)瀝青面層結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)。

(2)先設(shè)定瀝青面層結(jié)構(gòu)的整體動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)，然后利用建立的分解方程，可以得到各層位的動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)的組合和厚度組合；通過計(jì)算分析得到了如下的瀝青面層結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)原則(從抗車轍性能的角度)：①在設(shè)定了瀝青面層整體動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)的情況下，有多種不同的“各層層厚+各層動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)”的結(jié)構(gòu)組合方案；②我國(guó)規(guī)范目前根據(jù)混合料類型分別設(shè)定不同的動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)的方法存在缺陷，無法適應(yīng)復(fù)雜多變的工程實(shí)際情況；③要達(dá)到設(shè)定的整體動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)，各層位動(dòng)穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)與其層厚之間可以有多種組合，而且其間關(guān)系很復(fù)雜，需要利用分解方程來分析確定。

當(dāng)然，從實(shí)際應(yīng)用角度來講，這種分解方法還有一些問題需要解決，如分解方程的適用性還需要不斷論證，包括方程形式和修正系數(shù)的確定，這都需要建立在大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，而本文的試驗(yàn)數(shù)據(jù)量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。這些將是本文后續(xù)研究的方向。

[1]JI Xiao-ping，ZHENG Nan-xiang，HOU Yue-qin，et al.Application of Asphalt Mixture Shear Strength to Evaluate Pavement Rutting with Accelerated Loading Facility (ALF)[J].Construction and Building Materials，2013，41:1-8.

[2]SUH Y C，CHO N H.Development of a Rutting Performance Model for Asphalt Concrete Pavement Based on Test Road and Accelerated Pavement Test Data[J].KSCE Journal of Civil Engineering，2014，18(1)：165-171.

[3]關(guān)宏信，徐一鳴，易尚鵬，等.基于現(xiàn)場(chǎng)取樣整體動(dòng)穩(wěn)定度的瀝青面層結(jié)構(gòu)組合優(yōu)選[J].公路交通科技，2015，32(1)：30-34，40.

GUAN Hong-xin，XU Yi-ming，YI Shang-peng，et al.An Optimization Method for Structure Combination of Asphalt Surface Course Based on Total Dynamic Stability of Field Sample[J].Journal of Highway and Transportation Research and Development，2015，32(1)：30-34，40.

[4]石立萬，王端宜，吳瑞麟.溫度荷載聯(lián)合作用下瀝青路面全厚度車轍研究[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，4(11)：37-40.

SHI Li-wan，WANG Duan-yi，WU Rui-lin.Common Effects of Temperature and Load on Total Thickness Rutting of Asphalt Pavement[J].Journal of Huazhong University of Science &Technology：Nature Science Edition，2013，4(11)：37-40.

[5]張倩，張尚龍，李彥偉，等.考慮溫度場(chǎng)和可變荷載的瀝青面層全厚式車轍試驗(yàn)[J].公路交通科技，2013，30(10)：18-22.

ZHANG Qian，ZHANG Shang-long，LI Yan-wei，et al.Total Thickness Rutting Test of Asphalt Pavement Surface Considering Temperature Field and Load Changes[J].Journal of Highway and Transportation Research and Development，2013，30(10)：18-22.

[6]王家主，吳少鵬.瀝青路面車轍影響因素的研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)：交通科學(xué)與工程版，2006，30(3)：463-466.

WANG Jia-zhu，WU Shao-peng.Investigation on Causes of Rutting Destruction of Asphalt Pavement[J].Journal of Wuhan University of Technology：Transportation Science &Engineering Edition，2006，30(3)：463-466.

[7]ABD-ALLA E M，MORIYOSHI A，PARTL M N，et al.New Wheel Tracking Test to Analyze Movements of Aggregates in Multi-layered Asphalt Specimens[J].Journal of the Japan Petroleum Institute，2006，49(5)：274-279.

[8]楊軍，崔娟，萬軍，等.基于結(jié)構(gòu)層貢獻(xiàn)率的瀝青路面抗車轍措施[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007，37(2)：350- 354.

YANG Jun，CUI Juan，WAN Jun，et al.Strategy of Improving Rutting Resistance Based on Contribution Rate of Different Layers[J].Journal of Southeast University：Natural Science Edition，2007，37(2)：350- 354.

[9]董澤蛟，肖桂清，龔湘兵，等.載瀝青路面結(jié)構(gòu)組合的抗車轍性能分析[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，46(6)：72-78.

DONG Ze-jiao，XIAO Gui-qing，GONG Xiang-bing，et al.Rutting Resistance Analysis of Structure Combinations for Asphalt Pavement Subjected to Heavy Loads[J].Journal of Harbin Institute of Technology，2014，46(6)：72-78.

[10]GREBENSCHIKOV S，PROZZI J.Enhancing Mechanistic- empirical Pavement Design Guide Rutting-performance Predictions with Hamburg Wheel-tracking Results[J].Transportation Research Record，2011,2226:111-118.

[11]關(guān)宏信，張起森，徐暘，等.全厚式瀝青面層車轍控制標(biāo)準(zhǔn)探討[J].土木工程學(xué)報(bào)，2011，44(9)：124-129.

GUAN Hong-xin，ZHANG Qi-sen，XU Yang，et al.Rut Control Standard for Asphalt Surface Total-thickness Samples[J].China Civil Engineering Journal，2011，44(9)：124-129.

[12]顧興宇，袁青泉，倪富健.基于實(shí)測(cè)荷載和溫度梯度的瀝青路面車轍發(fā)展影響因素分析[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2012，25(6)：30-36.

GU Xing-yu，YUAN Qing-quan，NI Fu-jian.Analysis of Factors on Asphalt Pavement Rut Development Based on Measured Load and Temperature Gradient[J].China Journal of Highway and Transport，2012，25(6)：30-36.

A Layered Decomposing Method for Dynamic Stability Controlling Criterion of Asphalt Surface Course

GUAN Hong-xin1,LI Zhi-huai2,CUI Zhi-yong3,XU Yi-ming4

(1.Changsha University of Science and Technology,Changsha Hunan 410004,China;2.China Road and Bridge Corporation, Beijing 100011,China;3.Hebei Provincial Expressway Management Bureau,Shijiazhuang Hebei 050051,China; 4.Guangdong Provincial Changda Highway Engineering Co.,ltd.,Guangzhou Guangdong 510620,China)

An equation to decompose asphalt surface course’s DS into each asphalt mixture layer’s DS is established.The wheel tracking tests on asphalt mixture and the corresponding surface course are carried out and the results are regressed to determine the coefficients of the equation.Based on the equation,the asphalt surface course’s DS controlling criterion is decomposed into each layer’s DS controlling criterion,and various combination schemes of each layer’s DS controlling criterion and thickness are obtained.The analytic result shows that (1) the decomposition equation is an effective way to unify pavement surface’s rutting resistance performance and layers’ rutting resistance performance;(2)it becomes possible to select optimum structure combination scheme from various combination schemes of layers’ DS controlling criteria ;(3) The obtained layers’ DS controlling criteria consider the layer location of the asphalt mixture and the layer thickness,which compensates the limitation of current specifications.

road engineering;asphalt surface course;wheel tracking test;dynamic stability decomposing;layer location;layer thickness

2014-11-26

湖南省教育廳重點(diǎn)課題項(xiàng)目(12A005)；河北省交通運(yùn)輸科技計(jì)劃項(xiàng)目(Y-2012059)

關(guān)宏信(1974-)，男，湖北潛江人，教授，博士.(guanhongxincs@163.com)

10.3969/j.issn.1002-0268.2016.01.002

U416.217

A

1002-0268(2016)01-0007-07