长寿命沥青路面结构分析及铺筑试验研究

摘要：本文通过G112国道试验段为例采取路面结构中层中预埋传感器对长寿命沥青路面的铺筑过程控制研究，并对测量结果进行对比分析，然后应用BISAR 3.0路面计算程序对半刚性长寿命沥青路面结构进行分析，为长寿命沥青路面的后续研究奠定了基础。

关键词：长寿命沥青路面，半刚性基层，铺筑过程控制研究、传感器

中图分类号： U416.217文献标识码：

1前言：

随着交通运输业的逐渐发展，道路交通荷载急剧增长，交通量增长，重载车辆比重增加以及平均行车速度的提高，沥青混凝土路面往往在竣工通车后2年以内就产生了严重的破坏，路面的过早损坏意味着路面的耐久性不足。基于寿命周期费用经济性的原则提出了长寿命沥青路面，其特点就是耐久性好，维修方便，在使用期内保证运输的稳定、畅通。[1]

2 工程概况

G112国道是一条起点为河北高碑店，经天津、河北唐山、河北宣化，终点仍为河北高碑店的环北京国道，全程1228千米，该试验路段位于G112国道天津市东段。

该试验路段于G112国道K37+400~K38+900右幅实施，路面结构，如图2-1所示。

图2-1试验段的路面结构示意图

3路面结构内部响应测量方案

3.1传感器选择

3.1.1采用的压力盒是长沙金码高科技实业有限公司生产的JMZX—5010A智能弦式数码压力盒。如下图所示：

图3-1 JMZX—5010A智能弦式数码压力盒及便携式测试仪

3.1.2弯拉应变传感器

应变计选用山东交通科学研究所开发的弯拉应变传感器。应变传感器采集频率为2000Hz，对采集到的各电压信号进行相应的转换，得到应变影响数据，并进行处理分析。

图3-2 弯拉应变传感器

3.2布置方案

沿路面结构深度方向上的传感器布置方案如下图所示：

图3-3路基顶面压力盒布置方案图

图3-4 面层传感器布置方案图

4路基路面弯沉

4.1贝克曼梁测定路基路面弯沉

贝克曼梁法（T0951-2008）适用于测定各类路基路面的回弹弯沉，用以评定其整体承载能力[2]。

该试验段起始桩号为：K37+400—K38+900，分别测定每层的弯沉值，试验路段每间隔10m为一测点。测点应在路面慢车道的轮迹带上。轮迹带间隔定为2m，距离道路中心线距离分别为10.625m和12.625m。

图4-1 贝克曼梁现场测定路基路面弯沉

图4-2 贝克曼梁现场测定路基路面弯沉值统计

4.2 承载板测定路基路面回弹模量

在试验路中采用了承载板测定土基回弹模量试验方法（T0943-2008），测定该试验段各层固定点位的回弹模量。测点应在路面慢车道的外侧轮迹带上，距离道路中心线距离为12.625m。

图4-3 承载板现场测定回弹模量

图4-4承载板现场测定回弹模量值统计

4.3落锤式弯沉仪测定路基路面弯沉

该试验方法（T0953-2008）用于测定在落锤式弯沉仪（FWD）标准质量的重锤落下一定高度发生的冲击荷载作用下，路基或路面表面所产生的瞬时变形，即测定在动态荷载作用下产生的动态弯沉及弯沉盆。

承载板试验点位处进行落锤式弯沉仪测量，落锤式弯沉仪测量点位与承载板试验点位重合。

该试验段K37+400—K38+900，每间隔50m为一测点。测点在路面慢车道的外侧轮迹带上，距离道路中心线距离为12.625m。

图4-5 FWD现场测定路基路面弯沉

图4-6 FWD现场测定路基路面弯沉值统计

4.4检测结果对比分析

图4-7 检测值与反算值的对比统计

由图表可得以下结论：（1）路基、面层部分的实测值与反算值差距较小，基本吻合，说明了路基及面层的厚度及性能指标均符合标准。

（2）底基层、下基层、上基层的回弹模量实测值与反算值相比小得多，说明基层的厚度等指标遭到了损害。

5半刚性基层沥青路面分析

5.1半刚性基层层底拉应力分析

应用BISAR 3.0路面计算程序，计算距离轴载中心不同横向距离处的水平应力、水平应变和竖向位移，计算结果如表5-3~5-5.

表5-3距中心不同距离处的水平应力

图5-1距中心不同距离处的水平应力

表5-4距中心不同距离处的水平应变

图5-2距中心不同距离处的水平应变

表5-5距中心不同距离处的竖向位移

图5-3距中心不同距离处的竖向位移

由前面的分析知道，半刚性基层不仅会发生由于荷载作用产生的疲劳损坏，由于环境的作用，也会使半刚性基层寿命缩短。

由此分析认为，传统的半刚性基层路面结构能够通过增加基层厚度和强度，实现基层不发生由于荷载的疲劳破坏。

6结论

本文通过G112国道试验段，对长寿命沥青路面结构分析及铺筑过程控制研究得到如下结论：

1、结合国外长寿命路面设计方法、指标和控制标准，提出了半刚性基层长寿命沥青路面设计时应当增加半刚性基层底拉应变指标，以控制半刚性基层不发生疲劳破坏，从而达到延长路面使用寿命的目的。

2、结合实际工程，铺筑了半刚性基层长寿命沥青路面试验段，在长寿命路面设计控制指标的基础上，完成了用于路面结构内部响应监测的传感器安装及收集数据并进行分析，为理论指导工作取得阶段性的进步。

参考文献：[1]孙立军，等.沥青路面结构行为理论[M].北京：人民交通出版社，2005

[2]邓学钧. 路基路面工程. 人民交通出版社，2006

[3]王蕾, 殷伟, 张冬.长寿命沥青路面结构设计多因素分析[a].中外公路,2011,31(02):70-75.[4]崔鹏, 孙立军, 胡晓. 高等级公路长寿命路面研究综述[j].公路交通科技,2006(10).