黑龙江交通科技
HEILONGJIANG JIAOTONG KEJI
2021年第1期
(总第323期)No. 1,2021(Sum No. 323)
结构层厚度和模量对全厚式 沥青路面设计指标的影响
李小勇―2，韦金城―2，徐希忠2，胡 超3
(1.山东建筑大学，山东济南250000；2，山东省交通科学研究院，
山东济南250000；3.齐鲁交通发展集团有限公司，山东济南250000)
摘要：采用法国标准，利用法国结构设计软件ALIZE ，进行全厚式沥青路面结构设计，并通过对路面结构层的厚度和模量进 行正交试验设计，分析了全厚式沥青路面不同厚度处应变的变化规律，揭示了两个参数对全厚式沥青路面设计指标的影响规
律。结果显示，路面承台模量对路面结构设计力学指标的影响远高于基层和面层，基层厚度对设计指标
的影响较磨耗层和联 结层更为显著。
关键词：全厚式沥青路面；长寿命；模量；厚度；设计指标
中图分类号:U411 文献标识码:A 文章编号：1008 -3383 (2021 )01 -0008 -04
Influence of thickness and modulus of structural layer
网上购物排行榜on design inder of Full Depth asphalt pavemenh
LI Xiao - yonc 1,2 , WEI Jin - cheng 92 ,XU Xi - zhong 2 ,HU 002
(1. ShanConc Jianzhc university ,ShanConc Jinac 250000,China ；2. ShanConc Transportation Institute,
ShanConc Jinan 250000,China ；3. Qiln Transportation Development Group,ShanConc Jinan 250000,China)
Abstract :：n this paper,the French stanCarO and French structural Cesion software alize are psed te Cesion tPe full thichness asphaV
pavement structure. Thropph tPe ortPoponai test Cesion of tPe thichness anC 1^001x 110 of tPe pavement structure layer,the chance rule of tPe strain at different thichness of the fuP thichness asphaP pavement is analyzeC,anC the inCpence rule of two parameters on the Ce-
sion inCex of the fuP thichness asphalt pavement is reveeleC. The reselts show tPa- the inCpence of chshion cap moVules on the Cesion
mechanichl inCex of pavement strecture is much higher than that of base course and sppace course : and the inCpence of base course thichness on the Cesion inCex is more sionificant than that of wearina course and connectina course.
KepworUs : fult Cepth asphalt pavement ；lona life : moVulus ； thichness ； Cesion inCex
o 前言
我国高等级公路多采用半刚性基层沥青路面 结构形式，这种路面结构具有较高的刚度与承载
力，半刚性基层的板体性和扩散应力能力强且水稳 定性好。但是半刚性基层沥青路面的早期损坏严
重，唧泥和层间结合的问题一直得不到有效解决, 成为目前半刚性基层沥青路面最常见的问题。
相比半刚性基层沥青路面，全厚式沥青路面由
于柔性基层的加入，可以很好地避免上述问题。全 厚式沥青路面是一种直接在路基上铺筑沥青混凝
土的路面结构，其最大特点是能够确保各类路面损
坏控制在表面层顶部较薄的范围内，如自上而下的
温度疲劳开裂、车辙、表面磨耗、沥青老化等，且有 效防止出现联结层以下的结构性损坏。而表面层
的损坏仅需通过预防性养护即可得以处治，一旦道 路表面损坏达到临界水平，其最为经济的处理方法 是对损坏的表面层进行铳刨、罩面或者加铺。全厚 式沥青路面不仅有效的避免了路面结构性破坏，而 且路面厚度较薄，可以节约大量砂石料等资源。国
外大量实践证明，全厚式沥青路面虽然初期投资较
高，但使用寿命更长，在五十年内无需进行路面结 构性大修，在全寿命周期内具有显著的经济性和结
构性优势。
收稿日期：2020 - 06 - 08
作者简介：李小勇(1993 -)，男，硕士，主要从事高性能路面结构与材料的研究。
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第1期李小勇，韦金城，徐希忠，胡超：结构层厚度和模量对全厚式沥青路面设计指标的影响总第323期
沥青混合料的模量和结构层的厚度是进行全厚式沥青路面设计的两个重要参数。不同类型的沥青混合料模量相差较大，在法国，低标号高模量的沥青混合料广泛应用于柔性基层，其模量远高于普通沥青混合料。路面结构层的厚度也是设计中的一个重要参数，根据弹性层状体系理论和“应变下限”理论，面层越厚，结构层的层底拉应变越小，但过大的厚度不仅会造成材料的浪费，也会造成施工的困难。因此，研究模量和厚度对全厚式沥青路面力学设计指标的影响，对路面结构设计与材料优选具有重要的意义。
1试验设计
为了更好地研究结构层模量和厚度变化对全厚式沥青路面设计指标的影响规律，先对全厚式沥青路面结构层不同厚度处弯拉应变的变化进行研究分析。再按法国沥青路面设计标准及指标，选择模量和厚度两个结构层参数进行正交试验设计。选择模量参数作变量设计时，先确定路面各结构层厚度，再利
名著电影用软件计算各结构层不同模量下的沥青合底弯拉路面，择厚度作为变量设计时，同样先确定各结构层模量再行计算。
H设计标准及指标
法国路面设计理论采用双圆均布荷载作用下的弹性层状理论体系，与我国路面设计不同之处在于参数的选择上，法国以单轴双轮178KN为标准轴载，轮胎接地压强为0.662MPa，当量圆半径为0.55m，材料参数以15C、5Hz动态复合模量为沥青混合料的材料参数进行计算。
法标全式青路面计青合的
底弯拉应变乞和路面承台层顶压应变乞为控制指标，沥青混合料的层底弯拉应变可以反映材料的疲劳和应力应变情况，路面承台的层顶压应变可以更好的反映路面的总变形量。
1.2应变分析方案
法标准，利法青路面计
件ALIZE进行设计，分析全厚式沥青混凝土路面不同厚度处的应变变化规律。部分设计参数取自于沾临高速，如表1所示。
表1设计参数表
路网类型VRS结构性路网
日交通量MJA3212重车/方向/车道*
平均增长率6%
设计年限20年
设计温度22C
路面承台强度PF250MPa
车道数双向6车道
根据结构路网VRS道路(高速公路)卡片中全厚式沥青路面的常用材料，磨耗层选择BBME2沥青混合料、联结层选择BBSG3沥青混合料、基层选择GB4沥青混合料、底基层选择GB3沥青混合料，材料性能见表2。
表2材料性能表
材料
汶川大地震是哪一年类型
E(5C,
5hz)/MPa
Eg
10hz)/MPa(5C,5hz)
b s/v4u BBME25000222050x5-6-0.60.650.95 BBSG2200046250x5-6-0.60.650.95 GB22000615290x5-6-0.6630635 GB45000..100x5-6-0.663 1.30635 1.3正交试验方案
(1)模量的影响
根据法国规范中的各结构层材料的选择及各材料的性能参数，列出各层材料模量参数表，如表3所示。
表3模量参数表
结模2MPa
面层BB5400
BBMA2BSG5400
BBDR3000
BBME2000
基层GB1.000
GB22GB32300
GB411000
EME1/EME214000
承台PF120
PF250
PF352
PF4200
采用正交试验法，各结构层选取其中4组数据进行计算，按照3因素4水平的正交试验安排试验表。选取模量时，为了更直接有效的反映其中关系，本文选取面层和基层模量时以整数单位选取，交试验4。结性路网所的结构，厚度选取磨耗层4cm+联结层6cm+基层5cm+底基层5cm。
表43因素4水平模量变化正交试验表L5(43)
试验面层模量模模试验面模模模
序号2MPa2MPa2MPa号2MPa2MPa2MPa 57002222252
2.555252
3.5552552552
4.522522525
5.2553522
6.52545552
..552555555
..5252565522
(2)厚度的影响
法标中，结有一个度范
5所示。
进行正交设计时，将磨耗层、联结层和基层一起组成3因素4水平正交试验表，见表6。参考各结构层材料规范，选取各结构层模量，磨耗层
-2-
总第323期黑龙江交通科技第1期
7000MPa+联结层9000MPa+基层、底基层
11000MPa+路面承台122MPa。
表5材料厚度规范表
结材料径度/cm
面BBSG EB105~7
EB106~9
BBM EB103~4
EB106•8~5
BBDR BBDR63~4
BBDR104~5
BBTM BBTM62~3
BBTM102~3
BBME EB105~7
EB106~9
基层GB0/18~1
0/201~1
EME0/16~9
0/17~1
0/209~1
表6310水度试验表L1(43)
试验磨耗层结基层试验磨耗层结基层
号度O|厚度/c a1厚度/cm号厚度/cm厚度/cm厚度/cm
3
62495623
23
72615732
23
9231592
43
93215926
5462616632
647216723 7493216926开封府剧情
949231692
2计算结果与分析
2.1应变结果与分析
利用ALIZE软件进行计算，计算出沥青层底拉
s2adm240.2s tadm为52.8皿5，并确定路面厚度为磨耗层4cm+联结层6cm+16cm+底16cm。不同厚度处弯
图1弯拉应变沿深度变化图
图1看出，初始时应变为拉，到9cm深度处开始转，面的沿度的率近乎相似。在荷载作用下，面层要为拉，3要，拉大值出底，3大值出路面。沥青层的拉较小，路面-1-
较大，在进行设计时，应重点考虑路面承台的
。
2.2模量的影响结果与分析
按照表3的正交试验表，利用ALIZE软件计算青底拉路面，得出结果7所6。
表7拉、压应变计算结果
试验号
青底路面层
试验号
青底路面
拉应变5顶压应变5拉应变5顶压应变5
53.5209.2939.219.1
243.6121033.19529
235.2m105.216.2
430.491240.211.9
540.1157.2135.199.2
649.116.213625112.2
734.592.61391910.2
933105.11602.217629
对试验结果采用极差法进行数据处理，求出各个因素水平下的指标之和，计算平均极，极大，对试验指标的影响越大。分析结果8、表9所6。
表3沥青层层底拉应变极差分析结果
水平
青底拉
面模模模一水平162.2174.2I..2
第二水平16321162.2169.9水平15923155.2223.2
水平14.2146.213.1极差R 2.22629522.67
极差顺序321
表9压分析结果
面
水平
面层模量基层模量承台模量一水平563585.2769.1
二水平552.2556.2592.1
水平543530.1447.2
水平529.251.937921极差R8.4317.29725
极顺321
由表3结果看出，路面模量的极：是面层的1倍，是的3倍，表明路面模量是沥青底拉的重要影响因素，其次是基层模，面模的影响。由9结果看出，路面模量的极是面层的1倍，是基层的5倍，表明路面模量同样也是路面
名言赏析的重要影响因素，其次是模量，面层模
的影响。模青底拉应变和路面影响规律呈现相似性。
2.3厚度的影响结果与分析
将表5的数据输件，计算沥青底拉应变和路面，得出结果156
。
第1期李小勇，韦金城，徐希忠，胡超：结构层厚度和模量对全厚式沥青路面设计指标的影响总第323期表11拉、压应变计算结果
试验序号沥青层层底路面承台层
试验号
青底路面
拉应变5顶压应变5拉应变5顶压应变5
136．3
115.S9
2724
5525
221.695.61124•17526
327.456.21130.1
9424
4
24.275291126235227
521.69524
1524•17525
633199.6225.17529
7如75251526235226
525227922112725
5624对试验数据进行极差分析，分析结果如表5、表11所6。
表11沥青层层底拉应变极差分析结果
水平
青底拉
磨耗层厚度联结层厚度基层厚度第一水平923126.9
第二水平327
水平107.S117.S105.1
水平199199.69625
极差R 5.654
726
极差顺序231表12承台顶面压应变极差分析结果
水平
青底拉
磨耗层厚度联结层厚度基层厚度
第一水平37425
37325398
二水平356253562536223水平33525339330.1
水平3232432422
302.9
极差R12.7712.9929.9
极顺231
表5和表12结果显示，基层厚度的极差值是磨耗层和联结层的1.2倍，磨耗层厚度和联结层厚度的极差值几乎相等，表明基层厚度对设计指标的影响显著，磨耗层厚度和联结层厚度对设计指标的影响结果相同。厚度对沥青层层底拉应变和路面承台层顶压应变影响规律呈现相似性。
3结论
(1)全厚式沥青路面面层和基层应变沿深度变化的变化率相近，拉应变出现在面层，压应变出现在基层。拉应变较小，压应变较大，最大应变出现路面。
(2)路面承台模量是设计指标的重要影响因素，远大于基层模量和面层模量对设计指标的影响。
(3)基层厚度对设计指标影响显著，其次是磨耗层厚度和联结层厚度，磨耗层厚度和联结层厚度计指标的影响结果相同。
(4)模量和厚度对沥青层层底拉应变和路面承
影响规律呈相似性。
参考文献：
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(上接第7页)
针入度、软化点、延度沥青三大指标的试验结果，可以确定纳米膨润土-SBR复合改性沥青中的SBR 最佳掺量为6%。
4结论
针对纳米膨润土改性沥青的低温性能缺陷，本文采用两种SBR作为复合改性剂，对纳米膨润土-SBR复合性青的、度延度行
系统的实验研究，确定了SBR的最佳掺量。主要结论如下。
(1)纳米膨润土-SBR复合改性沥青的针入度随着SBR掺量的增大而降低。说明有SBR能明显改善改性沥青的高温性能。相对于基质沥青和仅掺4%有机膨润土的纳米膨润土改性沥青而言，当SBR-A掺量为6%时，纳米针入度分别降低了膨润土-SBR复合改性沥青的25°C针入度分别降低T9.2%和4.2%，而当SBR-B掺量为6%时，复合改性沥青的25C针入度分别降低11.1%和5.3%。
(2)纳米膨润土-SBR复合改性沥青的软化点随着SBR的掺量的增大而提高，并且当SBR掺量超过6%之后，软化点上升趋势变缓慢。
(3)纳米膨润土-SBR复合改性沥青的延度先增大后减力、，汪6%掺量时达到最大，此时低温性能最佳，超过此掺量后延度稍有降低。
(4)综合考虑不同SBR掺量情况下改性沥青针入度、软化点、延度沥青三大指标的试验结果，可以确定纳米膨润土-SBR复合改性沥青中的SBR 最佳掺量为6%。
考文献：
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