沙漠地区长大纵坡沥青路面稳定性控制研究
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摘要
沙漠地区高温季节地表最高温度可达70℃以上，在高温环境和车辆荷载共同作用下沥青路面极易产生车辙病害。低温季节，沙漠地区最低气温可达-30℃以下，且降温速率较快，沥青面层和半刚性基层在温度梯度作用下容易发生收缩开裂，进而引起路面结构的破坏。甘肃部分沙漠处于山区，公路存在长大纵坡路段，由于特殊的温度、荷载应力工作状态，该路段车辙与裂缝病害更加严重。针对沙漠地区长大纵坡沥青路面温度、应力工作状态提出合理的路面设计方法是解决沙漠地区长大纵坡沥青路面病害的根本途径。本文以甘肃沙漠地区长大纵坡沥青路面工程为依托对长大纵坡沥青路面稳定性控制进行研究。
根据甘肃地区气象资料及沥青路面温度场数值仿真模型分析结果，对沙漠地区气温年变化趋势及高温天气、常温天气、低温天气条件下沥青路面特征温度进行了预估，为分析沥青路面温度应力奠定基础。
以甘肃地区沙漠公路路面结构为基础，分析荷载温度共同作用下路面结构剪应力分布特性及路面永久变形分布特性，为提出沙漠地区长大纵坡沥青混合料质量控制指标提供依据。
针对长大纵坡路段车辙病害形成原因，采用混合料抗剪性能试验对沥青混合料性能影响因素进行系统分析，确定了长大纵坡沥青混合料技术性能控制指标，提出了沙漠地区长大纵坡沥青混合料优化设计方法。
针对甘肃沙漠地区低温环境特点，采用有限元模型分析了不同温缩系数时路面结构层温度应力分布规律，并针对不同的层间粘结情况分析长大纵坡沥青路面层间剪应力工作状态，以此为基础提出了基于抗裂效应的橡胶沥青粘结层技术性能指标，并对橡胶沥青粘结层性能进行了评价。
Desert has dry climate, great evaporation and large temperature changes. Summer is hot,the maximum surface temperature at about70℃, asphalt softened in the vehicle load prone torutting; winter is cold, the lowest surface temperature can reach-30℃or less, asphalt pavementembrittlement, cracking greatly reduced, easy cause pavement cracking. Part of the desert in themountains of Gansu, road presence grew longitudinal sections, due to the special temperature,load stress working conditions, ruts and cracks in the road more severe disease. For desert regiongrew longitudinal asphalt pavement temperature, stress working condition reasonable pavementdesign method is to solve the desert grew longitudinal asphalt pavement fundamental way. In thispaper, grew up in the desert regions of Gansu asphalt pavement works longitudinal study based onlongitudinal grow key technology of asphalt pavement.
According to meteorological data Gansu and asphalt pavement temperature field numericalsimulation model analysis results, the temperature trends in desert areas and hot weather,temperature weather, asphalt pavement characteristics under low temperature weather conditionswere forecast for the analysis of temperature stress laid asphalt pavement foundation.
In Gansu desert highway pavement structure is based on the analysis of shear stressdistribution characteristics and the distribution characteristics of the road pavement permanentdeformation under load temperature coupling effect, provide the basis for the proposed desertregion grew longitudinal asphalt quality control indicators.
Longitudinal sections for grown rut causes disease, the use of performance tests on shearmix asphalt mixture performance factors affecting system analysis to determine the longitudinalgrowing up control of asphalt technical performance indicators, grew up in desert areas proposedvertical slope optimization design method of asphalt mixture, asphalt longitudinal grew designedto provide a reference desert areas.
According to the characteristics of low-temperature environment in Gansu desert areas,using the finite element model of temperature stress distribution pavement layer shrinkagecoefficient at different temperatures and for different layers bond grew between the longitudinalanalysis of asphalt pavement layer shear stress working conditions, as the basis for proposed basedrubber asphalt stress absorbing layer cracking effect technical performance indicators and rubberasphalt stress absorbing layer performance were evaluated.
根据甘肃地区气象资料及沥青路面温度场数值仿真模型分析结果，对沙漠地区气温年变化趋势及高温天气、常温天气、低温天气条件下沥青路面特征温度进行了预估，为分析沥青路面温度应力奠定基础。
以甘肃地区沙漠公路路面结构为基础，分析荷载温度共同作用下路面结构剪应力分布特性及路面永久变形分布特性，为提出沙漠地区长大纵坡沥青混合料质量控制指标提供依据。
针对长大纵坡路段车辙病害形成原因，采用混合料抗剪性能试验对沥青混合料性能影响因素进行系统分析，确定了长大纵坡沥青混合料技术性能控制指标，提出了沙漠地区长大纵坡沥青混合料优化设计方法。
针对甘肃沙漠地区低温环境特点，采用有限元模型分析了不同温缩系数时路面结构层温度应力分布规律，并针对不同的层间粘结情况分析长大纵坡沥青路面层间剪应力工作状态，以此为基础提出了基于抗裂效应的橡胶沥青粘结层技术性能指标，并对橡胶沥青粘结层性能进行了评价。
Desert has dry climate, great evaporation and large temperature changes. Summer is hot,the maximum surface temperature at about70℃, asphalt softened in the vehicle load prone torutting; winter is cold, the lowest surface temperature can reach-30℃or less, asphalt pavementembrittlement, cracking greatly reduced, easy cause pavement cracking. Part of the desert in themountains of Gansu, road presence grew longitudinal sections, due to the special temperature,load stress working conditions, ruts and cracks in the road more severe disease. For desert regiongrew longitudinal asphalt pavement temperature, stress working condition reasonable pavementdesign method is to solve the desert grew longitudinal asphalt pavement fundamental way. In thispaper, grew up in the desert regions of Gansu asphalt pavement works longitudinal study based onlongitudinal grow key technology of asphalt pavement.
According to meteorological data Gansu and asphalt pavement temperature field numericalsimulation model analysis results, the temperature trends in desert areas and hot weather,temperature weather, asphalt pavement characteristics under low temperature weather conditionswere forecast for the analysis of temperature stress laid asphalt pavement foundation.
In Gansu desert highway pavement structure is based on the analysis of shear stressdistribution characteristics and the distribution characteristics of the road pavement permanentdeformation under load temperature coupling effect, provide the basis for the proposed desertregion grew longitudinal asphalt quality control indicators.
Longitudinal sections for grown rut causes disease, the use of performance tests on shearmix asphalt mixture performance factors affecting system analysis to determine the longitudinalgrowing up control of asphalt technical performance indicators, grew up in desert areas proposedvertical slope optimization design method of asphalt mixture, asphalt longitudinal grew designedto provide a reference desert areas.
According to the characteristics of low-temperature environment in Gansu desert areas,using the finite element model of temperature stress distribution pavement layer shrinkagecoefficient at different temperatures and for different layers bond grew between the longitudinalanalysis of asphalt pavement layer shear stress working conditions, as the basis for proposed basedrubber asphalt stress absorbing layer cracking effect technical performance indicators and rubberasphalt stress absorbing layer performance were evaluated.
引文
[1]王国余．沙漠公路路面材料及路用性能研究[D].硕士学位论文.西安：长安大学，2004
[2] Hofstra A Klomp AJG. Permanent Deformation of Flexible Pavements Under SimulatedRoad Traffic Conditions[C].Proceedings. Third International Conference on the StructuralDesign of Asphalt Pavements. V01.1，London1972.613-621
[3] Sneddon，I. N.. Fourier transforms. McCrraw-Hill, New York, N. Y,1951.
[4] Dorman G M. The Extension to Practice of a Fundamental Procedure for the Design ofFlexible Pavements[C].Proceedings First International Conference on the Structural DesignofAsphalt Pavements. Ann Arbor. University of Michigan1962，785-793
[5] Dorlnan G M.Metcalf C T. Design Curves for Flexible Pavements Based on LayeredSystem Theory[J].Highway Research Board Record No.71，1965
[6] Monismith C L，McLean D B.Design Considerations for Asphalt Pavements [M].Berkley:University D B.Design Considerations for Asphalt Pavements of California,1971
[7] Barksdale R D.Laboratory Evaluation of Rutting in Base Course Materials [C].ProceedingsThird International Conference on the Structural Design of Asphalt Pavements VO1.1London1972.161-174
[8] Hofstra A,Klomp A J G.Permanent Deformation of Flexible Pavements Under SimulatedRoad Traffic Conditions[C].Proceedings. Third International Conference on the StructuralDesign of Asphalt Pavements.V01.1，London1972.613-621
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[10] Weissman, S L, Sackman J L.the Effect of Traffic Wander on Rut Evolution in Pavementswith Aasphalt conerete Surface Layer. Symplectic Engineering Corporation，1999.12
[11] Ben Bruscella,Vincent Rouillard,Michael Sek.Analysis of Road Surface Profiles.journal ofTranspor tation Engineering,1999,125(1):55-59
[12] Chen J S,Tsai C J.[1] How Good are Linear Viscoealstic Properties of Aspalt Binder toPredict Rutting and Fatigue Craking Journal of Material and Performance,1999,8(4):443-449
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[14] Sebaaly,P.E.,Tabatabaee,N.,Kulakowski,B.T.,and Scullion, T. Instrumentation for flexiblepavements-Field performance of selectedsensors." Final Report No. FHWA-RD-91-094,Vols. A and2, Federal Highway Admin., Washington, D. C.,1991.
[15] H Huang． T D White． Modeing and analysis of accelerated pavement test[J]．Washington．DC
[16] G．Eason．The Stress Produced in a Semi-Infinite Solid by a Moving Surface Force．Intemational JoLUnal of Engineering Sciences,1965,2：581-609．
[17] Fryba L．Vibration of Solids and Structures under Moving Loads[M] London：ThomasTelford，1999．
[18] H．H．Hung and Y B．Yang．Elasitc Waves in Visco-Elastic half-Sapce Generated by VariousVehicle Loads． Soil Dynamics and Earthquake Engineering,2001,21：1-17．
[19] Karim Chatti, Hyung B. Kim, Kyong K. Yun, Joe P. Mahoney, Carl L. Monismith FieldInvestigation into Effects of Vehicle Speed and Tire Pressure on Asphalt Concrete PavementStrains Thursday, January18,2007
[20] Raj Siddharthan, Jian Yao, Peter E. Sebaaly Field Verification of Moving Load Model forPavement Response Thursday, January18,2007
[21] Kim, Seong-Min (Center for Transportation Research, University of Texas at Austin); Won,Moon C.McCullough, B. Frank Source:Dynamic stress response of concrete pavements tomoving tandem-axle loads Transportation Research Record, n1809,2002, p32-41
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