裂、车辙和温度开裂
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总费用
经济性能
传统路面
经济差
永久性路面
使用时间
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二、永久性路面设计方法
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永久性路面设计过程
• 设计原理 力学方法
• 设计过程
类似于其它结构设计方法
选择控制点 验算控制标准
拉应变标准 压应变标准
(由下至上设计)
输入材料性能参数 路面分析模型 路面应力和应变 路面变换方程
路面使用寿命
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力学设计法
材料性能 (模量值)
尽量不让沥青层底拉 应变>65με或路基顶 压应变> 200με
路面模型 路面反应 (应变, 应力等)
转移函数
设计 完成
路面寿命 是否满足?
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1992年 Monismith 提出力学 设计法的
流程图
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力学性能标准
ESAL作用下
弯曲拉应变极值 < 65me
➢ 7、SHRP-2。 人、车、路综合研究，提供安全、 可靠、有 效、快速运输服务体系。
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永久性路面与结构材料性能
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主要内容
一、永久性路面设计理念 二、永久性路面设计方法 三、表面开裂 四、永久性路面的材料要求 五、目前各地永久性路面状况 六、总结
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一、永久性路面设计理念
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定义
perpetual pavement ：指只需定期更换路面 表层（把破坏限制在路面上层），而不需进行 结构性修复或重建，且使用寿命大于50年的沥 青路面。
• full-depth asphalt pavement （全厚式路面） • deep strength asphalt pavement （高强度路面） • long-life asphalt pavement（长寿命路面）
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设计理念
上面层：抗车辙能力和抗磨耗能力 中间层：抗车辙能力 基层：抗疲劳能力 路基：高强、稳定和坚固
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➢ 3、2002年AASHTO修改了美国的路面结构设计指 南，2004年正式出版，核心是按“力学—经验法” （MEPDG）进行路面结构设计，提出更加完善的 设计指标和参数。
➢ 4、温拌沥青混合料技术。温拌技术是欧洲Shell等 公司1995年研究开发的，2003年被美国引入并得到 了进一步的发展。2006年、2008年、2011年相继召 开了三次国际会议。2011年由NCHRP（美国国家 合作公路研究计划）编写了“温拌沥青混合料设 计指南”（NCHRP Report 691）。从目前的发展 情况来看，温拌技术完全有可能取代现行的热拌 沥青混合料技术。
最小 ➢ 下面层加强抗疲劳性能 ➢ 上面层加强抗车辙性能
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永久性沥青路面在使用过程中，为保持 其良好的性能和使用寿命，必须定期检 测，当自下而上的疲劳开裂、温度开裂、 车辙等病害达到预定深度时(即达到磨耗 层深度)，就必须采取罩面等措施。对于 永久性沥青路面而言，这点非常关键， 它保证了将病害限制在表层 ，且尽可能 减小未来罩面的附加厚度 （重铺厚度必 须尽可能采用原厚度 ）
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要应避免以下现象发生
HMA 基层 路基
重复弯曲
重复 变形
导致疲劳开裂
导致 车辙
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永久性路面优点
沥青路面寿命可达50年 路面平整，噪音低，摩擦系数高 成本效益高 路面的养护维修仅限于面层 沥青面层可再循环 减少疲劳开裂和车辙损坏 最大限度地减少自然资源的使用 采用力学方法进行路面设计，综合考虑疲劳开
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设计理念
} 40~75mm 高质量SMA、 OGFC 或 Superpave
100 ~
高压力区
150
mm
100~180mm高模量 抗车辙材料
(根据需要定)
最大拉应变
柔性抗疲劳材料 75~100mm
路面基础
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设计理念
➢ 自下而上进行设计和施工 ➢ 基础（高强、稳定和坚固 ）
➢稳定 ➢将使用期间的季节性变化和体积变化降低到
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➢ 5、各种改性沥青、高粘沥青的研究与应用，如 SBS，SBR，PE，抗车辙剂，阻燃剂，温拌剂等。 同时出现了许多新的路面结构，如SMA，OGFC， 高模量沥青混合料等。
➢ 6、施工机械和工艺的改进，如现场的再生设备 （热再生，冷再生），双层摊铺一次压实设备 （中联重科研发，湖南最近试用了这种设备，据 说效果不错。）
面层
厚度要求：>200mm
基层
• 永久性变形 控制点位置： 路基顶面 控制标准：压应变 <200µe
路基
永久性路面设计控制点
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设计软件PerRoad 3.0
• 设计软件 软件名称：PerRoad 3.0 软件开发： David Timm, NCAT ，Auburn大学
• 设计软件下载 URL地址： 点击Perpetual Pavement
• 设计软件安装 连击 PerRoad
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三、表面开裂
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表面开裂
过去一般认为沥青路面的开裂是从下到上 的开裂，但近几年欧洲和美国加利福尼亚、 伊利诺伊德克萨斯、肯塔基、弗罗里达等州 调查发现轮迹带出现自上而下纵向裂缝。弗 罗里达大学等对此展开了大量理论和现场调 查研究，并取得了一定成果
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Top down cracking （自上而下的开裂）
长寿命路面和温拌沥青 混合料技术
张起森 长沙理工大学
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近二十年来路面工程发生了很大变化，出现了许 多新的技术，新的材料和新的工艺。其中主要有： ➢ 1、美国上世纪八十年代末，九十年代初完成的 SHRP计划（公路战署研究计划），依据其主要研究 成果提出了Superpave（超级路面）混合料设计方法。 ➢ 2、1997年英国运输研究所（TRL）Michael Nunn 提出了沥青路面长寿命的概念。二十一世纪初长寿 命的概念引进到了美国，而且有关这方面的研究得 到了长足的发展。2003年在美国Ohio州立大学召开 了第一届国际沥青路面长寿命会议。2005年在美国 芝加哥召开了第一届国际水泥路面长寿命会议。对 长寿命路面进行了定义。
(Monismith, Von Quintus, Nunn, Thompson等人研究发现)
厚 HMA (> 200mm）
基层(as required) 路基
垂直压应变极值 < 200me (Monismith, Nunn等人研究发现)
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力学指标
• 疲劳开裂