重载作用下路用材料特性及设计参数研究
摘要
车辆超载现象在我国非常普遍，直接结果就是导致路面早期破坏，
影响道路的正常使用。为了能够进一步了解重载作用下路面结构的力学
特性，为重载道路设计提供可靠的依据，本文对路面半刚性材料的应力
工作范围进行了系统分析，给出了半刚性材料在荷载作用下的应力工作
区间；对路用材料的非线性性质进行了较深入的分析，给出了模量的应
力依赖模型；进行了半刚性材料应力应变试验，分析了半刚性材料的应
力应变曲线，并根据重载下材料的工作区间，建议对材料的模量确定采
用曲线的后半段；对土基承载板试验确定模量的方法，建议控制回弹变
形在0.6mm的范围内进行反复加载试验，根据数据回归确定模量值；根
据面层底面的应力变化情况，建议重载下沥青路面仍然按现行规范推荐
值选取；对重载刚性路面，主要研究分析了地基模量增大系数，对比分
析了原有计算公式，并在考虑地基的非线性因素的情况下，对原公式进
行了修正。
The penomenon of vehicle being over-load is commonplace in China,
which is the main reason of initial damage of pavement and affects the normal
usage of pavement. In order to comprehend the mechanical behavior under
heavy load further and build reliable design base of heavy-load pavement, the
stresss working range of semi-rigid material is analyzed systematically and the
working area of stress is suggested. The paper also analyzes non-liner behavior
of pavement material deeply, and suggests the stress-dependency model of
module. Stress-strain curve is analyzed by the stress-strain experiments of
semi-rigid material. According to the working area of streaa-strain under heavy
load, the choice of back part of the curve is proposed to calculate the module
value of material. With loading plate experiments, the rebound deformation of
subgrade is suggested controlling under 0.6mm under heavy load and the
module value is advised caculating by regression analysis. Based on the stress-
strain analysis of surface, the recommendatory model value of Spec qication for
design of highway asphalt pavement is advised keeping. To heavy-load rigid
pavement, it mainly researched the module augment coefficient. Original
formulae are analyzed and corrected.
影响道路的正常使用。为了能够进一步了解重载作用下路面结构的力学
特性，为重载道路设计提供可靠的依据，本文对路面半刚性材料的应力
工作范围进行了系统分析，给出了半刚性材料在荷载作用下的应力工作
区间；对路用材料的非线性性质进行了较深入的分析，给出了模量的应
力依赖模型；进行了半刚性材料应力应变试验，分析了半刚性材料的应
力应变曲线，并根据重载下材料的工作区间，建议对材料的模量确定采
用曲线的后半段；对土基承载板试验确定模量的方法，建议控制回弹变
形在0.6mm的范围内进行反复加载试验，根据数据回归确定模量值；根
据面层底面的应力变化情况，建议重载下沥青路面仍然按现行规范推荐
值选取；对重载刚性路面，主要研究分析了地基模量增大系数，对比分
析了原有计算公式，并在考虑地基的非线性因素的情况下，对原公式进
行了修正。
The penomenon of vehicle being over-load is commonplace in China,
which is the main reason of initial damage of pavement and affects the normal
usage of pavement. In order to comprehend the mechanical behavior under
heavy load further and build reliable design base of heavy-load pavement, the
stresss working range of semi-rigid material is analyzed systematically and the
working area of stress is suggested. The paper also analyzes non-liner behavior
of pavement material deeply, and suggests the stress-dependency model of
module. Stress-strain curve is analyzed by the stress-strain experiments of
semi-rigid material. According to the working area of streaa-strain under heavy
load, the choice of back part of the curve is proposed to calculate the module
value of material. With loading plate experiments, the rebound deformation of
subgrade is suggested controlling under 0.6mm under heavy load and the
module value is advised caculating by regression analysis. Based on the stress-
strain analysis of surface, the recommendatory model value of Spec qication for
design of highway asphalt pavement is advised keeping. To heavy-load rigid
pavement, it mainly researched the module augment coefficient. Original
formulae are analyzed and corrected.
引文
1、 姚祖康编著．公路设计手册 路面(第二版)．北京：人民交通出版社．1999
2、 姚祖康编著．水泥混凝土路面设计．合肥：安徽科学技术出版社．1999
3、 武和平编著．高等级公路路面结构设计方法．北京：人民交通出版社．2000
4、 朱照宏．许志鸿编著．柔性路面设计理论和方法．上海：同济大学出版社.1987
5、 朱照宏．王秉纲．郭大智编著．路面力学计算．北京：人民交通出版社．1985
6、 方福森编著．路面工程(第二版)．北京：人民交通出版社．1993
7、 交通部公路规划设计院．同济大学．水泥混凝土路面设计理论和参数研究报 告．1982． 6
8、 交通部公路规划设计院．同济大学．水泥混凝土路面设计理论、方法和参数研 究．1986． 10
9、 交通部水泥混凝土路面推广组编著．水泥混凝土路面研究．北京：人民交通出 版社．1995
10、 姚祖康，朱以敬编著．道路路面工程．北京：中国建筑工业出版社，1987
11、 中华人民共和国行业标准．公路水泥混凝土路面设计规范(JTJ 012-94) ．1994
12、 中华人民共和国行业标准．公路沥青路面设计规范(JYJ014-97) ．1997
13、 凌天清．柔性路面结构非线性分析研究．同济大学博士学位论文，1995
14、 陆辉．轮载作用下沥青路面结构三维非线性有限元分析方法的研究．同济大学 博士学位论文．2001
15、 张登良编著．沥青路面．北京：人民交通出版社，1998
16、 沙庆林编著．高等级公路半刚性基层沥青路面．北京：人民交通出版社．1998
17、 凌天清，王士杰．许志鸿．考虑材料非线性性能的沥青路面位移与应力分析．中 国公路学报．1999(12)
18、 陈雅贞．水泥混凝土路面板下地基的综合模量问题．南京工学院学报，1988． (18)
19、 姚祖康．姜爱锋等．水泥混凝土面层下二灰碎石基层设计回弹模量值的取用．华 东公路．1998． 4
20、 任惠清，林绣贤，楼海祥．半刚性基层材料参数的研究．华东公路．1996 2
21、 沈菊男．陈荣生．水泥混凝土路面板下的地基模量合理取值方法的研究．华东 公路．1991． 4
22、 凌旭初．柔性路面设计中土基力学参数及其确定方法．华东公路．1994． 8
23、 姚祖康．姜爱锋等．半刚性基层上水泥混凝土面层板的荷载试验．华东公路． 1997． 2
24、 高维成．水泥混凝土路面疲劳特性研究．西安公路交通大学硕士学位论文．2000
25、 王选仓，王新歧等．重载水泥混凝土路面研究．中国公路学报．1999． 1
26、 Wang Xuancang．Study on Heavy Axle Load Conversion Method in Pavement Design．3~(rd)International Conference on Road & Airfield Pavement Technology. April 1998
27、 彭波，田波．刚性路面超限车辆轴载换算关系的探讨．公路交通科技．2000． 2
28、 刘朝晖，秦仁杰．李宇峙．汽车超载对沥青路面结构的影响分析．长沙交通学 院学报．1999． 6
29、 邓学均，陈荣生编著．刚性路面设计．北京：人民交通出版社，1990
30、 姚祖康．水泥混凝土路面设计方法中的基层顶面回弹模量修正系数．公路． 1996． 11
31、 Matthew W．Witczak．Xicheng Qi and Muhammad W．Mirza．Use of Nonlinear Subgrade Modulus in AASHO Design Procedure．J．Trans．ASCE．121(3) ， 1995：273～282
32、 Keshavan Nair and C． Y． Chang． Flexible Pavement Design and Management．NCHRP 140． 1973
33、 Jouve P．etc．Rational Model for The Flexible Pavements Deformations．Proceeding of 6~(th)International Conference on Asphalt Pavement Design．University of Michigan． Ann Arbor．Michigan．U．S．A July 13-17． 1987 P50-60
34、 Mian·Chang Wang and Milton Thuton．Direct-tensile Stress and Strain of A Cement-Stabilized Soil．HRR379． Cement-stabilized．．1972
35、 R．I．T Williams．Cement-Treated Pavement．Elsvier Applied Science Publishers．1986． P229-230
36、 A．Scarpas etc．Finite Element Simulation of Damage Development in Asphalt Concrete Pavements Proceeding of 8~(th) International Conference on asphalt Pavement Design． University of Washington．Seattle．Washington U S．A． August10-14 1997 P673-592
2、 姚祖康编著．水泥混凝土路面设计．合肥：安徽科学技术出版社．1999
3、 武和平编著．高等级公路路面结构设计方法．北京：人民交通出版社．2000
4、 朱照宏．许志鸿编著．柔性路面设计理论和方法．上海：同济大学出版社.1987
5、 朱照宏．王秉纲．郭大智编著．路面力学计算．北京：人民交通出版社．1985
6、 方福森编著．路面工程(第二版)．北京：人民交通出版社．1993
7、 交通部公路规划设计院．同济大学．水泥混凝土路面设计理论和参数研究报 告．1982． 6
8、 交通部公路规划设计院．同济大学．水泥混凝土路面设计理论、方法和参数研 究．1986． 10
9、 交通部水泥混凝土路面推广组编著．水泥混凝土路面研究．北京：人民交通出 版社．1995
10、 姚祖康，朱以敬编著．道路路面工程．北京：中国建筑工业出版社，1987
11、 中华人民共和国行业标准．公路水泥混凝土路面设计规范(JTJ 012-94) ．1994
12、 中华人民共和国行业标准．公路沥青路面设计规范(JYJ014-97) ．1997
13、 凌天清．柔性路面结构非线性分析研究．同济大学博士学位论文，1995
14、 陆辉．轮载作用下沥青路面结构三维非线性有限元分析方法的研究．同济大学 博士学位论文．2001
15、 张登良编著．沥青路面．北京：人民交通出版社，1998
16、 沙庆林编著．高等级公路半刚性基层沥青路面．北京：人民交通出版社．1998
17、 凌天清，王士杰．许志鸿．考虑材料非线性性能的沥青路面位移与应力分析．中 国公路学报．1999(12)
18、 陈雅贞．水泥混凝土路面板下地基的综合模量问题．南京工学院学报，1988． (18)
19、 姚祖康．姜爱锋等．水泥混凝土面层下二灰碎石基层设计回弹模量值的取用．华 东公路．1998． 4
20、 任惠清，林绣贤，楼海祥．半刚性基层材料参数的研究．华东公路．1996 2
21、 沈菊男．陈荣生．水泥混凝土路面板下的地基模量合理取值方法的研究．华东 公路．1991． 4
22、 凌旭初．柔性路面设计中土基力学参数及其确定方法．华东公路．1994． 8
23、 姚祖康．姜爱锋等．半刚性基层上水泥混凝土面层板的荷载试验．华东公路． 1997． 2
24、 高维成．水泥混凝土路面疲劳特性研究．西安公路交通大学硕士学位论文．2000
25、 王选仓，王新歧等．重载水泥混凝土路面研究．中国公路学报．1999． 1
26、 Wang Xuancang．Study on Heavy Axle Load Conversion Method in Pavement Design．3~(rd)International Conference on Road & Airfield Pavement Technology. April 1998
27、 彭波，田波．刚性路面超限车辆轴载换算关系的探讨．公路交通科技．2000． 2
28、 刘朝晖，秦仁杰．李宇峙．汽车超载对沥青路面结构的影响分析．长沙交通学 院学报．1999． 6
29、 邓学均，陈荣生编著．刚性路面设计．北京：人民交通出版社，1990
30、 姚祖康．水泥混凝土路面设计方法中的基层顶面回弹模量修正系数．公路． 1996． 11
31、 Matthew W．Witczak．Xicheng Qi and Muhammad W．Mirza．Use of Nonlinear Subgrade Modulus in AASHO Design Procedure．J．Trans．ASCE．121(3) ， 1995：273～282
32、 Keshavan Nair and C． Y． Chang． Flexible Pavement Design and Management．NCHRP 140． 1973
33、 Jouve P．etc．Rational Model for The Flexible Pavements Deformations．Proceeding of 6~(th)International Conference on Asphalt Pavement Design．University of Michigan． Ann Arbor．Michigan．U．S．A July 13-17． 1987 P50-60
34、 Mian·Chang Wang and Milton Thuton．Direct-tensile Stress and Strain of A Cement-Stabilized Soil．HRR379． Cement-stabilized．．1972
35、 R．I．T Williams．Cement-Treated Pavement．Elsvier Applied Science Publishers．1986． P229-230
36、 A．Scarpas etc．Finite Element Simulation of Damage Development in Asphalt Concrete Pavements Proceeding of 8~(th) International Conference on asphalt Pavement Design． University of Washington．Seattle．Washington U S．A． August10-14 1997 P673-592