长寿命路面结构

长寿命路面的研究是目前国内外研究的热点与难点问题之一。长寿命路面的概念最早由欧洲在年代提出,亦命名为永久性路面,其使用寿命大于40年,其主要是根据英国Powell的理论提出了早期的长寿命沥青路面设计方法。Powell理论主张道路使用20年后,通过对原路面的补强来实现40年的设计寿命。美国长寿命路面设计理念是欧洲长寿命路面设计理念的发展,其使用寿命在50年以上,采用较厚的沥青层柔性路面,降低了传统沥青层层底疲劳开裂、避免了结构性车辙;美国SHRP计划中的路面长期性能(LTPP)研究对长寿命路面结构的发展起到了重要的支撑与推动作用。除美国和欧洲外,日本、加拿大、奥地利及南非等国家都在开展长寿命路面研究,并取得了一定成果。

目前,中国长寿命路面结构主要围绕全柔性、半刚性、刚性与组合式等路面结构开展研究。长沙理工大学郑健龙团队开展了结构层寿命逐层递增的耐久性沥青路面设计方法及其长期性能研究,突破传统沥青路面设计方法采用等寿命设计不符合其层状结构的受力特征、亦不便于养护维修的技术难题,系统建立了耐久性沥青路面的结构体系、基于双模量理论的路面结构荷载响应分析方法、三维应力状态下路面结构抗疲劳设计的强度准则以及满足长寿命路面服役要求的路基结构回弹模最确定技术,在此基础上,构建了以“耐久性面层”+“长寿命基层”+“永久性路基”为显著特征的寿命分层递增式耐久性沥青路面结构及其设计体系。交通运输部公路科学研究院王旭东团队基于中国首条野外足尺加速加载路面试验环道RIOHTRACK,模拟和研究了包括全厚式、倒装式、半刚性等6种路面结构的长期服役性能,论述了长期持续观测积累的科学数据对于认识、发现路用性能演化规律的重要性,遵循现象发现·理论解析·实践验证的路面工程研究方法论,在非线性力学分析体系、多元仿真模型构建等研究方面取得了重要进展,为长寿命路面设计理论的发展提供了重要支撑。山东省交通科学研究院王林团队开展了大量的长寿命沥青路面理论研究与工程实践,提出了长寿命沥青路面亟待解决的4个关键技术问题:长寿命沥青路面结构与材料的损伤控制机理、设计理论与方法、服役性能监测技术和施工质量控制。并针对这4个关键技术问题提出了构建长寿命沥青路面技术体系的具体思路[创刊11]。同济大学孙立军提出应通过构建新的路面结构与材料设计技术来提升沥青路丽的耐久性,并根据工程具体情况对路丽的各关键环节进行合理的、有针对性的控制以达到路丽设计的精细化[5l2-5旧。此外,哈尔滨工业大学、长安大学等也开展了大量提高路面耐久性的研究,为新一代长寿命路面建设发挥着重要作用。

截至目前,尽管国内外开展了大量的关于长寿命路面的研究,但仍应结合中国广泛采用的半刚性基层沥青路面典型结构这一实际情况,深入开展结构优化组合、高性能路面材料研发等工作,进一步降低板体性路面结构层的疲劳应力,使传统的承载式半刚性基层沥青路面结构转变成以“传荷为主、承载为辅”的传荷式耐久性沥青路面结构。同时,应进一步深化长寿命沥青路面养护技术的研究,通过养护新材料与新技术的研发,进一步降低其全寿命周期成本。

(来源:中国公路学报,中国路面工程学术研究综述)

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