濕熱重載地區(qū)耐久性瀝青路面動力響應(yīng)分析與設(shè)計方法研究

1 項目來源

廣東省交通運輸廳2012年度科技計劃項目(編號：科技-2012-02-011)。

2 主要完成單位

廣東省交通集團科技研究開發(fā)中心；

廣東華路交通科技有限公司；

廣東省長大公路工程有限公司；

廣東云梧高速公路有限公司。

3 主要技術(shù)內(nèi)容

3.1 技術(shù)原理及特點

濕熱重載地區(qū)耐久性瀝青路面動力響應(yīng)分析與設(shè)計方法研究課題的研究成果是基于理論與實踐相結(jié)合的具有創(chuàng)新性的研究成果。該技術(shù)以提升瀝青路面的耐久性能和瀝青路面的便捷設(shè)計為出發(fā)點。技術(shù)原理：耐久性瀝青試驗路面力學(xué)響應(yīng)監(jiān)測系統(tǒng)布設(shè)(硬件傳感系統(tǒng))→實體工程路面狀況的力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)→分析實際路面在FWD荷載、溫濕度荷載和行車荷載作用下的力學(xué)響應(yīng)規(guī)律→同時，對相應(yīng)的路面結(jié)構(gòu)進行理論分析→開展耐久性瀝青路面材料性能研究→耐久性瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。提出適合華南濕熱重載地區(qū)的耐久性瀝青路面的設(shè)計方法，并編制相應(yīng)的路面設(shè)計程序，簡化耐久性瀝青路面的設(shè)計過程，總結(jié)實際施工經(jīng)驗，研究開發(fā)耐久性瀝青路面質(zhì)量控制的技術(shù)。開發(fā)了《高速公路路面分析系統(tǒng)V1.0》，解決了項目和系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，在技術(shù)上取得了創(chuàng)新性的突破。研究成果不僅具有較大的工程應(yīng)用價值,而且具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。

3.2 性能指標

(1)提出了實體路面力學(xué)性能監(jiān)測應(yīng)變、溫濕度和壓力傳感器等的布設(shè)及測試方法。

(2)提出了濕熱地區(qū)瀝青路面溫度場的高精度預(yù)估模型。

(3)通過交互正交試驗確定了路面溫度、車輛軸重、車速及其交互作用對面層層底應(yīng)變響應(yīng)的影響敏感性，選取對于應(yīng)變響應(yīng)影響高度顯著的因素作為自變量，通過多元回歸分析建立了瀝青路面面層底應(yīng)變響應(yīng)的預(yù)估模型。

(4)實現(xiàn)了基于動態(tài)響應(yīng)規(guī)律建立瀝青路面設(shè)計方法所必須的動態(tài)模量主曲線的程序化，推薦了10Hz、20℃時瀝青混合料的動態(tài)模量取值范圍。

(5)提出了濕熱重載地區(qū)耐久性瀝青路面典型結(jié)構(gòu)及設(shè)計方法。

3.3 技術(shù)創(chuàng)新

(1)構(gòu)建了濕熱地區(qū)耐久性瀝青路面動力響應(yīng)監(jiān)測系統(tǒng)，并成功布設(shè)了可以實測路面實際動力響應(yīng)的路面應(yīng)力、應(yīng)變、位移傳感器，為耐久性瀝青路面動力實際響應(yīng)監(jiān)測打下了堅實的基礎(chǔ)。

(2)基于實測溫、濕度數(shù)據(jù)，建立了濕熱地區(qū)耐久性瀝青路面結(jié)構(gòu)的溫度場預(yù)估模型。

(3)開發(fā)了《高速公路路面分析系統(tǒng)》軟件，實現(xiàn)了瀝青路面動力響應(yīng)實測數(shù)據(jù)采集與分析，揭示了瀝青路面結(jié)構(gòu)在實車荷載、FWD動荷載及環(huán)境作用下的真實動力學(xué)響應(yīng)規(guī)律。

(4)建立了瀝青混合料疲勞方程一致性表達式，實現(xiàn)了瀝青混合料動態(tài)模量主曲線建立的程序化，提出了不同瀝青混合料動態(tài)模量回歸模型。

(5)構(gòu)建了以“多指標”參數(shù)進行華南濕熱地區(qū)耐久性瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法，并開發(fā)了《瀝青路面設(shè)計力學(xué)分析系統(tǒng)V1.0》軟件，實現(xiàn)了瀝青路面力學(xué)響應(yīng)分析和耐久性瀝青路面程序化設(shè)計。

(6)在華南濕熱地區(qū)成功修筑了4km耐久性瀝青路面結(jié)構(gòu)，并提出了華南濕熱地區(qū)耐久性瀝青路面施工質(zhì)量控制技術(shù)。

3.4 成果水平

2018年12月28日,廣東省交通運輸廳在廣州組織了“濕熱重載地區(qū)耐久性瀝青路面動力響應(yīng)分析與設(shè)計方法研究”課題評審。評審認為：項目成果具有創(chuàng)新性、實用性,社會經(jīng)濟效益顯著,推廣應(yīng)用前景廣闊。

4 效益分析

高速公路作為國家或地區(qū)的干線公路，是交通運輸?shù)拇髣用}，是保障經(jīng)濟快速發(fā)展的重要基礎(chǔ)，是衡量一個國家公路交通運輸和汽車工業(yè)現(xiàn)代化水準的重要標志。華南地區(qū)的高速公路處于濕熱、重載的環(huán)境之中，傳統(tǒng)的瀝青路面極容易發(fā)生早期損壞，較難實現(xiàn)瀝青路面的長壽命，長期維修造成路面交通擁堵和產(chǎn)生大量的路面廢料，從而帶來不良的社會影響。采用本課題的研究成果可提高瀝青路面的使用壽命，節(jié)省建設(shè)投資和養(yǎng)護費用，經(jīng)濟和社會效益顯著。

5 成果應(yīng)用情況

本課題研究成果于2012年在廣東云羅高速公路上進行應(yīng)用，目前，云羅高速公路試驗段等應(yīng)用情況良好。

《濕熱重載地區(qū)耐久性瀝青路面動力響應(yīng)分析與設(shè)計方法研究》課題組

聯(lián)系人：許新權(quán)

聯(lián)系電話：020-37421252

E-mail：daoluyjs@163.com