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基于高温永久变形分析的宁杭高速剩余服务年限研究.pdf
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1、基于高温永久变形分析的宁杭高速剩余服务年限研究吴 强(江苏宁杭高速公路有限公司江苏 南京)收稿日期:作者简介:吴强()男江苏南京人硕士工程师主要从事高速公路管理及道路工程、交安设施科研工作摘 要:对宁杭高速路面剩余服务年限进行研究基于路面现场检测结果以及路面材料汉堡车辙和动态蠕变试验结果对原沥青路面开展深层次性能评估 研究表明:原路面流变次数指数评价等级均为 级高温稳定性较好典型断面 年路面车辙分别达到 、超过 养护阈值 在 年累计车辙深度达到、应尽快采用养护措施 研究结果对于合理选择养护时机、延长路面使用寿命、降低道路寿命周期养护成本实现路面性能目标和成本效益最大化具有重要的意义关键词:高温
2、性能永久变形剩余寿命汉堡车辙动态蠕变中图分类号:文献标志码:文章编号:():/(.):.:.:引 言宁杭高速路面通车时间已经达到设计使用年限前期通过采取“预防性”养护以及部分路段的大中修养护措施保持了路面良好的性能状况但是随着路面材料性能的持续衰减一些路段出现车辙、裂缝等典型病害预防性养护方式已不能从根本上解决路面面临的问题 同时随着路龄的进一步增长路面整体结构性能可能存在快速衰减的风险出现路面结构性破损及老化严重部分路段车辙较大对高速公路行车舒适性、安全性造成了一定影响同时路面病害持续发展导致结构承载力不足的现象而现有的功能性养护技术措施难以解决结构性问题基于此亟需基于路面材料性能、路面技术
3、状况、交通量、路面结构强度及结构内部损坏情况等检测评估结果对宁杭高速原路面剩余服务年限进行研究保证未来路面结构的稳定性和承载力长期有效保持从而实现路面结构的长期保存、公路资产的保值路面剩余服务年限指标是指现阶段至实施不同养护策略(包括预防性养护、大中修养护及结构改善工程)时的年限首先基于路面现场检测结果以及路面材料室内试验结果对原沥青路面开展深层次性能评估对旧路进行路面剩余服务年限分析对于合理选择养护时机提升宁杭高速公路路面使用性能、延长路面使用寿命、降低道路寿命周期养护成本实现路面性能目标和成本效益最大化具有非常重要的现实意义 试验方案)动态蠕变试验 沥青混合料是具有粘弹特性的材料其高温流变
4、特性通常采用动态蠕变试验进行评价 动态蠕变试验中重复加载试验是评价沥青混合料高温性能的主要手段之一 目前常用的是美国沥青混合料规范标准中动态蠕变试验以及 推荐的重复加载永久变形试验 通过原路面取芯制作动态蠕变试件如图 所示图 动态蠕变芯样试验条件为:温度 加载力为 试验加载波形为半正弦波加载周期为 其中包括 的半正弦压力荷载和 的间隔 在动态蠕变试验过程中自动采集永久变形、累计应变、回弹模量、蠕变模量以及累计应变斜率值针对路面芯样动态蠕变试验结果提出的动态蠕变试验流变次数指数分级标准如表 所示表 动态蠕变分级标准评价等级流变次数指数/(次)汉堡车辙试验 在役高速公路路面高温抗车辙和抗剥落性能通
5、常采用汉堡车辙试验进行评价适用于交通量大的道路 汉堡车辙试验所用试件由现场取回整体芯样经过分层切割成上、中、下面层部分加工而成试件尺寸均为直径 、高度 (上面层 )汉堡车辙试件如图 所示 试验过程中采用胶轮对试件加载 的力进行往复碾压胶轮宽度为 试件加载直至达到 的往复运动次数或者直到产生 的变形为止停止加载记录车辙深度图 路面芯样汉堡车辙试验沥青混合料为温度敏感材料路面指标的评价需要考虑路面温度的影响 本次汉堡车辙试验上、中、下面层选择试验温度为 目前沥青路面的主要病害为车辙对于排水状况良好的路面结构沥青中下面层主要处于干燥环境因此汉堡车辙试验采用非浸水形式以空气浴进行保温试验以文献规范为评
6、级标准原则上汉堡车辙深度越小其抵抗变形能力越强评价等级越高 分层汉堡车辙试验指标分级阈值标准如表 所示表 分层汉堡车辙试验评价标准指标评价范围汉堡车辙深度/上面层(改性)中面层(普通)中面层(改性)下面层 )永久变形 根据文献规范中沥青路面结构层永久变形量验算方法结合沥青混合料汉堡车辙试验结果同时根据各面层顶面竖向压应力进行分层计算各层永久变形量最终通过计算各分层永久变形量总和为沥青面层总变形量本文结合现场芯样汉堡车辙试验结果和弹性层状体系理论软件力学计算顶面竖向压应力结果进行车辙深度预测 按规范要求对各沥青混合料层进行分层分别计算分层永久变形量沥青路面上面层按照 为一分层计算永久变形 中面层
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