我家装新风系统，在梁上打了几个8cm的洞，会不会影响结构啊？求助 - 知乎13被浏览4639分享邀请回答24 条评论分享收藏感谢收起0添加评论分享收藏感谢收起查看更多回答当前位置： >>
高速公路沥青路面结构设计的实施与反演
重庆交通大学 硕士学位论文 高速公路沥青路面结构设计的实施与反演 姓名：王晓文 申请学位级别：硕士 专业：道路与铁道工程 指导教师：周进川
摘要沥青路面结构设计是沥青路面研究的一个重要方向，国内外已有很多的研究。 他们的研究方向主要是不同的经济条件、自然条件、交通类型、交通荷载的作用 下所适用的路面结构。而本文则是从施工角度去研究路面结构形成的过程。 在施工过程中，天气、施工工艺过程、路面材料和材料组成的差别，影响了 路基的弯沉值、ＣＢＲ值，路面各层的厚度、抗压模量和抗弯拉模量的变化。这些 变化必定与路面原设计的应力分布和应力大小、路面的使用寿命会有所差别。研 究所有这些施工过程中产生的变化因素与内部应力和路面使用寿命的关系，是这 篇论文的主要目的。研究路基――先假定路面垫层的厚度、抗压回弹模量和基层、沥青面层的厚度、抗压回弹模量为原设值，取路基可能出现的弯沉值，用标准轴载ＢＺＺ．１００验 算路基路面各层的应力，并反演沥青路面的使用寿命，画出相关曲线图。研究路面垫层――以垫层的厚度和抗压回弹模量为基础，假设路基的弯沉值和路面其它各层厚度、抗压回弹模量为设计值，用标准轴载ＢＺＺ．１００验算路基路 面各层的应力，并反演沥青路面的使用寿命，画出相关曲线图。 在研究路面其它各层时，设研究结构层的厚度、抗压回弹模量为变量，并假 设路基的弯沉值、垫层的抗压回弹模量和厚度及路面其它各层厚度和抗压回弹模 量为设计值，用标准轴载ＢＺＺ．１００验算路基路面各层的应力，并反演沥青路面的 预期使用寿命，画出影响曲线图。 总结出施工后的实际路面结构的变化与沥青路面内部应力和路面预期使用寿 命的关系，建立影响的函数关系式。在这些基础上，建立模拟实际路面结构参数 与应力和预期使用寿命的模型。 以某高速公路为实际研究对象，计算出施工之后路面结构的应力分布和路面预期使用寿命。研究路基――先假定路面垫层的厚度、抗压回弹模量和基层、沥青面层的厚度、抗压回弹模量为原设值，根据实测的弯沉值，用标准轴载ＢＺＺ０１００验算路基路面各层的应力，并反演沥青路面的使用寿命。再研究路面垫层――以实际测得的路基弯沉和垫层的厚度、抗压回弹模量为基础，假定垫层之上各层的 厚度和抗压回弹模量为设计值，用标准轴载ＢＺＺ．１００验算路基路、面各层的应力， 并反演沥青路面的使用寿命。在研究路面其它各层时，以相应层以下层的厚度和 模量为实测值，之上各层厚度和模量为设计值，用标准轴载ＢＺＺ．１００验算路基路 面各层的应力，并反演沥青路面的使用寿命；算至最上层，得出路面建成后的实 际使用寿命，并根据历次验算得出的路面使用寿命画出使用寿命的变化曲线。关键词：抗压回弹模量；结构层厚度；路面使用寿命；拉应力分布；标准轴载ＡＢＳＴＲＡＣＴ１１ｌｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ａｓｐｈａｌｔ Ｐａｖｅｍｅｎｔ ｉｓｏｎｅｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔａｒｅａｓｏｆ ｔｈｅ Ａｓｐｈａｌｔ Ｐａｖｅｍｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ，ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｏｎｅ ｂｏⅡｌ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ． １１比ａｒｅａｓ ｍａｉｎｌｙ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｉｎ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｓｍｌｃｔｕｒｅ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｎａｔｕｒａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｒａｆｆｉｃ ｔｙｐｅｓ ａｎｄ ｔｒａｆｆｉｃ ｌｏａｄｓ． Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｓｐｅｃｔ．Ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅ ｄｉｓｔｉｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗｅａｔｈｅｒ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，ｒｏａｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｍａｔｅｒｉａｌ ｔｈｅ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｖａｌｕｅｓ，ＣＢＲｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｄｅｅｐｌｙ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ｏｆｖａｌｕｅｓ，ａｎｄｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｌａｙｅｒｓ，ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｍｏｄｕｌｕｓ ａｎｄ ｂｅｎｄｉｎｇ ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｂｇｒａｄｅ．Ｔｈｅｓｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｄｅｆｉｎｉｔｅｌｙ ｄｉｆｆｅｒ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｒｏａｄ ｓｔｒｅｓｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓａｎｄｓｔｒｅｓｓｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｄｅｓｉｇｎ，ａｎｄ ｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｔｈｅｐａｖｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅｍａｉｎ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｓ ｔｏ 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路面的结构直接关系到路面的建设成本，使用寿命、路用性能、服务质量、经济 合理、结构耐久，一直是沥青路面研究的主要方向。 当前世界各国众多的沥青路面设计方法，可概括地分为二类：按沥青路面的设计方法分一经验设计法和解析设计法；经验设计法，代表性的有加州承载比ＣＢＲ法、美国各州公路工作者协会（ＡＡＳＨＴＯ）柔性路面设计法；柔性路面的解析方 法代表性的有壳牌（Ｓｈｅｌｌ）石油公司柔性路面设计法，苏联工程运输部柔性路面设计法、美国地沥青协会（触）设计法；在这两者的基础上结合中国的特殊的地理、地质环境和交通特点发展的中国柔性路面设计法。 我国目前新建沥青路面通常按以下步骤进行路面结构设计： ①根据设计任务书的要求，确定路面等级和面层类型，计算设计年限内一个 车道的累计当量轴次和设计弯沉值。 ②按路基土类与干湿类型，将路基划分为若干路段，确定各路段土基值。③根据已有经验和规范推荐的路面结构，拟定几种可能的路面结构组合与厚度方案，根据选用的材料进行配合比试验及测定各结构层材料的抗压、抗拉强度， 确定各结构层材料结构参数。④根据设计弯沉值计算路面厚度。对高速公路、一级公路、二级公路沥青混凝土面层和半刚性材料的基层、底基层，应验算拉应力是否满足容许拉应力的要 求。如不满足要求，或调整路面结构层厚度，或变更路面结构组合，或调整材料 配合比，提高材料极限抗拉强度，再重新计算。上述计算应采用弹性多层体系理 论编制的程序进行。对于季节性冰冻地区的高级和次高级路面，尚应验算防冻厚２第一章绪论度是否满足要求。无机结合料类基层的沥青混凝土路面，是当前沥青路面的主要 类型。 如果用途来讲，沥青路面设计出现了很多的类型，如： 适应不同气候类型的沥青路面，如：高寒区沥青路面、高温沥青路面、高海 拔区沥青路面、湿热多雨区沥青路面、等等。 适应不同特殊环境的沥青路面，如：防火沥青路面、桥面铺装沥青路面、抗 滑沥青路面、机场沥青路面、等等。 适应特殊要求的沥青路面，如：长寿命沥青路面、重载交通的沥青路面、彩 色沥青路面、排水沥青路面、低噪音沥青路面等等。 适应路面维修的乳化沥青混合料路面。 所有这些路面类型中，沥青路面的基本的设计方法没有改变，只是出现了适 应特殊要求的沥青路面新型的路面材料和材料添加剂。第一章绪论３图１．１我国的沥青路面设计流程图Ｆｉｇ １．１ Ｃｈｉｎｅｓｅ ａｓｐｈａｌｔ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｄｅｓｉｇｎ ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ４第一章绪论不难看出现在的沥青路面结构设计的重点放在施工之前，且施工与设计的两 项工作相互分离，设计只是提供了施工质量控制的指标。如一条路设计完工后， 提出了路基的容许弯沉、路面各结构层材料的厚度、抗压回弹模量、材料的容许 拉应力、容许剪应力等设计指标。路面各层的厚度、容许弯沉值被当作施工的控 制指标，作为施工的质量控制标准。但是，在施工过程中，其结构参数与厚度会 不停地变化，施工后的路面结构必然与设计图纸有差异，也就是说，在施工过程 中，结构参数是动态的。也就是说路面建成后每一个断面的路面结构都是不同的。 哪么我们利用路面现场检测的路面厚度、抗压回弹模量、路基回弹弯沉反算出的 层底拉应力和剪应力以及路面的预期使用寿命是也是不同的。这种变化究竟会对 路面产生何种影响，超没超过材料的容许范围，推算出来的路面预期使用寿命是多少――这是每个路面建设者关心的问题。而且，目前的路面力学计算方法非常复杂，多元微分方程，很难直接应用于工程质量评价。如果我们分析一种参数变 因素对路面结构拉应力的影响规律，利用线形回归的方法得出一个一元方程，再 利用应力叠加原理，把各种结构参数和路面结构层厚度总结出一个矩阵，通过矩 阵计算施工后实际的路面结构在标准轴载下的路面内部拉应力，这样计算过程就 会大幅度地减弱。路面的应力可直接地用来评价路面质量的指标。 路面早期病害的重要因素之一就是施工后的路面结构存在整体或局部的缺 陷，影响路面的使用性能和使用寿命。主要的矛盾就是在施工过程中路面结构设 计实施的过程中，没有满足结构参数，存在着路面结构设计的缺陷。路面结构设 计的实施与反演就是从路面施工的角度分析路面建成后实际路面结构的强度、使 用寿命达到什么样的程度，是否满足设计要求。这对施工质量管理和以后路面的 养护是很有益处。．从另一方面讲，这个课题解决了一个社会关心的问题。建成一条公路，一般会时常问：建这条路花了多少钱――这是工程造价问题，接着会问这条路能使用 多少年――这是质量问题。沥青路面结构实施的反演就回答了这条路预期能使用多少年。而不是简单地评价出这条路是合格工程或是不合格工程。 总之：路面结构设计的实施与反演这个科研项目有非常大的实际意义：它是 从路面结构的角度分析路面施工质工质量的技术总结，是路面结构设计的动态反 馈，也是路面养护管理的依据。在反演的过程中，简化了路面应力的计算，为路 面应力应用于路面的质量控制提供了一个可行的办法。并且，通过计算能直接计 算出了路面的预期使用寿命的问题。第一章绪论５１．２国内外现状就目前而言，国内外沥青路面的设计与施工是相互脱节的。沥青路面的设计 国内外已经有了相当的发展。同时，沥青路面施工的质量监控的控制体系也很完 善，但质量控制基本上是按照国家的规范和行业标准来的。施工与设计之间还没 有建立起动态的联系。 国内外路面结构的反演也主要是集中在路基回弹模量和路面结构层模量反算 上，有图表法和回归公式法、迭代法、数据库搜索法、遗传算法和人工神经网络 法５种。很少有研究路面结构如何影响路面使用寿命和路面结构应力的文章。１．２．１国外研究现状自２０世纪７０年代落锤式弯沉仪（ＦＷＤ：Ｆａｌｌｉｎｇ Ｗｅｉｇｈｔ Ｄｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）弓Ｉ入路面 结构评价以来，ＦＷＤ作为无损检测设备，以其准确、高效、安全、省力、方便、 更能反映车轮对路面的实际作用及对路面无破损等优点得到世界各国的广泛应 用，在许多国家的公路部门己采用ＦＷＤ取代了传统的贝克曼梁（ＢＢ：Ｂｅｎｋｅｌｍａｎ．Ｂｅａｍ）弯沉仪。中国于２０世纪８０年代后期从国外引进ＦＷＤ，目前ＦＷＤ检测弯沉 已得到承认和应用，各省市自治区的公路部门以及科研院校拥有不同型号的ＦＷＤ 已近３０台。由于ＦＷＤ具有良好的应用前景，许多地方公路部门也正在引进ＦＷＤ。 因此，为了科学合理地评价路面结构性能，根据ＦＷＤ实测弯沉盆反算路面结构层 的模量也就成为路面工程的研究热点之一。 实际上，路面模量反算是一个非常复杂而困难的问题，不管是采用线性或非 线性还是考虑静载或动载等力学分析模型计算路面结构的弯沉，模量反算最终都 可归结为非线性最优化问题，即如何采用有效的最优化算法和数据处理方法寻找 最优的路面结构层力学参数组合，使得ＦＷＤ的实测弯沉盆与力学计算的理论弯沉 盆之间达到最佳的拟合。然而，非线性最优化问题存在初始值和局部收敛及解的 唯一性问题，反算结果本身存在合理性问题，一直是模量反算研究致力解决的问 题。为此，本文针对国内外有关模量反算的研究成果，对各种方法进行简要总结 和评述。 美国在模量反算方面进行了大量的研究，早在１９７３年美国德州运输学院的Ｓｃｒｉｖｎｅｒ Ｆ ｒＨ等人根据Ｂｕｒｍｉｓｔｅｒ双层体系解，采用分析法首次提出了ＦＷＤ弯沉盆反算模量的方法，并编制了反算的诺谟图。１９７７年犹他大学的Ｙｉｈ Ｈｏｕ在他的博 士论文中，首次采用近似公式求偏导数的方法进行多层体系解的路面模量反算。 １９７９年德州运输学院的ＬｙｔｔｏｎＲＬ等人采用当量层方法提出了具有刚性下卧层的Ｂ Ｅ模量反算，并编制了反算程序。２０世纪８０年代后期，美国佛州大学的Ｒｕｔｈ６第一章绪论等分析了Ｄｙｎａｆｌｅｃｔ弯沉与各层模量的关系，提出了一组四层体系的刚度参数预估 公式。同时，１９７８年丹麦工程大学的Ｕｌｌｉｄｔｚ Ｐ根据ＯｄｅｍａｒｋＮ的假设采用当量层 的方法反算路面模量。 随着计算机技术和数值分析方法的发展，进入２０世纪８０年代后，基于图表 和回归公式法已无法满足ＦＷＤ大规模的数据处理要求，逐渐被淘汰。相应的多种 基于Ｈａｎｋｅｌ积分变换与有限元方法的弹性层状体系解的计算机程序得到开发，由 此，多个模量反算程序也得到发展。１９８０年华盛顿州交通厅的Ｂｕｓｈ先后开发了 ＢＩＳＤＥＦ和ＣＨＥＶＤＥＦ，此后较为著名的还有ＭＯＤＣＯＭＰ系歹Ｕ（Ｉｒｗｉｎ，ＥＬＳＤＥＦ１９８３）、Ｏｏｒｄａｈｌ，１９８５）、ＥＶＥＲＣＡＬＣ（Ｍａｈｏｎｅｙ，１９８９）和ＷＥＳＤＥＦ（ＶａｎＣａｕｗｅｌａｅｒｔ，１９８９）等，这些方法都属于迭代法，即常规的数学规划法。１９８８年德州交通厅的 Ｕｚａｈ等人开发了基于数据库搜索法的ＭＯＤＵＬＵＳ程序，１９８９年Ａｎｄｅｒｓｏｎ开发了 类似的软件ＣＯＭＤＥＦ，同年，Ｌｙｔｔｏｎ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）理论的模量反算方法。 ２０世纪８０年代后期掀起了人工神经网络理论（ＡＮＮ．Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ 的研究热潮，以及遗传算法（ＧＡ：Ｇｅｎｅｔｉｃ Ｎｅｕｒａｌ ＲＬ又提出了基于模式识别（ＳＩＤ：ＳｙｓｔｅｍＮｅｔｗｏｒｋ）Ａｌｇｏｒｉｔ㈣的飞速发展和应用，２０世纪９０年代这两种理论也被引入到解决模量反算问题。１９９４年美国陆军工程师水道实 验站的ＭｅｉｅｒＲＷ等人首先采用ＢＰ网络进行模量反算，随后他们作了一系列的研究。１９９７年加拿大的Ｋｈａｚａｎｏｖｉｃｈ Ｌ等人以Ｗｉｎｋｌｅｒ地基模型开发了基于神经网络 反算模量的ＤＩＰＬＯＢＡＣＫ程序。１９９７年新加坡国立大学教授Ｆｗａ Ｔ Ｆ等人采用遗 传算法研究了模量反算问题，并开发了反算程序ＮＵＳ．ＧＡＢＡＣＫ，同年，日本学者ＨｉｍｅｎｏＫ等人也对遗传算法反算模量进行了研究。１．２．２国内研究现状中国于２０世纪８０年代后期从国外开始引进ＦＷＤ，在路面模量反算方面的研 究起步较晚，１９９４年东南大学的倪富健等人采用了ＰＯＷＥＬＬ方法进行模量反算， 郑州工业大学的王复明采用了模式识别法，交通部公路所的王旭东采用了变尺度 法（ＤＦＰ），１９９８年后本文作者采用了改进遗传算法、人工神经网络法和同伦方法。 纵观目前国内外的模量反算方法，主要可分为五类，即：图表法和回归公式法、 迭代法、数据库搜索法、遗传算法和人工神经网络法。 ①图表法和回归公式法 根据常见的路面结构，在较大范围内选取不同模量Ｅ，和厚度瑰的结构组合， 通过弹性层状体系理论计算各结构组合的理论弯沉盆４，并运用多元回归分析方法，建立Ｅ，＝厂＠，７ｊ１）的统计关系式，或者编绘成计算图表。由此，将实测弯沉盆数据和厚度参数代入统计公式或图表，从而确定路面各结构层的模量。这类方法第一章绪论７具有快速和方便的优点，适合于野外现场评定。其主要缺点包括： １）由于弹性层状体系理论的复杂性， 关系，因此，这类方法的反算精度差： ２）通用性差，当模量、厚度、结构层数等参数超出回归公式或计算图表的计 算范围时，将无法处理。 ②迭代法 首先假设一组结构层模量（初始值），采用力学分析方法计算理论弯沉盆，并与 ＦＷＤ实测弯沉盆进行比较，根据弯沉差异确定模量修正值，从而获得一组新的模 量。然后，以此作为下轮迭代的初始值，不断重复这一迭代过程，直至满足预先 给定的收敛精度或迭代次数的要求为止。实际上，模式识别法也是根据这种迭代 原理进行反算的。这类方法将模量反算视为非线性规划问题，从而采用数学规划 法中的不求导数的直接搜索或者近似求导的梯度搜索等启发式最优化算法进行计 算。其优点是，在一般情况下，反算结果精度高，便于引入各种不同的力学分析 模型，具有良好的可扩展性。主要缺点包括： １）由于这类方法需要大量的迭代计算，其计算速度相对较慢； ２）根据最优化方法的理论，对于非线性优化问题，数学规划法无法避免初始值 和局部收敛的问题，使得模量反算存在受初始值、迭代方法和收敛标准影响大和九 局部极小的缺点； ３）在许多算法中，为了保证收敛，需要给定较严格的模量取值范围，虽然在一 定程度上降低了结果发散的可能性，但并不能从根本上解决初始值和局部收敛的黔。 问题，同时，限制模量的取值也影响了算法的适用范围； ４）路面结构的土基模量随弯沉的变化较敏感，而结构层模量随弯沉变化不敏 感，因此，当选取的收敛标准和迭代次数不合适时，往往反算的土基模量结果稳 定，而结构层的模量误差大。 ③数据库搜索法 预先对需要分析的路面结构，选取大量的模量组合，通过力学理论计算，求 得各种模量组合下的理论弯沉盆，并将理论计算结果以数据库的形式保存，形成 理论弯沉盆的数据库。然后，采用直接搜索法和插值技术，寻找满足弯沉盆拟合 精度要求的模量组合。其中以ＭＯＤＵＬＵＳ反算程序最为著名，这种方法的主要优 点是计算速度快，收敛稳定，适合于路网普查，这也是美国ＳＨＲＰ计划通过比较、 筛选决定选用ＭＯＤＵＬＵＳ的主要原因。这种方法的主要缺点包括： １）理论弯沉盆数据库需要耗费大量的存储空间，并且，对于数据库中没有的路 面结构形式，需要重新计算，形成新的弯沉盆数据库，耗时较长； ２）虽然反算总能收敛，但由于采用了插值方法，反算结果可能误差很大，其反．，点与Ｅ，之间并不存在简单的统计相关８第一章绪论算方法采用最优化方法中的直接搜索法，无法从根本上避免初始值和局部极小问 题； ３）需要选取较为严格的模量取值范围，算法通用性较差。 ④遗传算法 预先在给定的模量范围内，随机产生一定数量的模量组合，将各组合转换成 不同的数字串（染色体），形成原始种群。通过力学分析计算各组合的理论弯沉盆， 以理论弯沉盆和ＦＷＤ实测弯沉盆之间的误差作为适度函数，对各染色体的适度进 行评价。然后，按照一定的概率对种群的染色体进行选择、交叉和变异等遗传计 算，形成新的种群。以新的种群作为原始种群，重复上述迭代过程，直至满足给 定的收敛标准或迭代次数为止，并从最后一代种群中选取弯沉拟合精度最好的染 色体作为反算的模量结果。遗传算法是一种模拟自然选择法则的最优化算法，其 实质是一种迭代自适应启发式概率性搜索算法，可解决不同的非线性问题的鲁棒 性和全局最优性。因此，具有精度高和全局收敛的优点，并很好地解决了初始值 的问题。其主要缺点包括： １）由于遗传算法是对自然选择过程的模拟，只有经过大量的遗传计算，才能获 得稳定的结果，因此，其计算速度很慢，无法满足工程应用中大规模反算的要求； ２）种群染色体个数的选取缺乏理论指导，规模太小容易导致早熟，无法获得稳 定的结果，规模太大则大幅降低计算速度； ３）需要合理地预测模量的取值范围，确定合适的染色体长度，超出取值范围的 误差将很大。 ⑤人工神经网络法 利用人工神经网络的高度非线性映射能力，预先通过力学理论计算，获得大 量的模量、厚度和荷载等参数组合的理论弯沉盆结果，作为神经网络的训练样本。 然后，选取合适的网络模型和学习算法，以弯沉、厚度与荷载等参数作为输入， 模量作为输出，训练神经网络。经过反复训练，训练好的神经网络即可作为路面 模量反算的工具。由于采用训练好的神经网络进行模量反算时，只需数次简单的 整合与传递函数的运算，因此，神经网络法是目前反算速度最快的方法，具有实 时处理的优点。其主要缺点包括： １）由于神经网络是一种近似计算方法，反算结果的精度取决于网络结构和规 模、训练样本的容量和代表性及学习算法的收敛性等因素，因此，一般误差较大： ２）ｒｈ于ＦＷＤ存在各种系统和人为误差，以及路面结构力学分析模型的简化， 实测弯沉盆不可能无限逼近理论弯沉盆，二者之间必然存在误差，为了消除这种 误差对反算结果的影响，必须在训练样本中加入噪音数据，以获得神经网络的鲁 棒性，否则，采用训练好的网络进行反算时，对理论弯沉盆可以获得高精度的结第一章绪论９果，而对实测弯沉盆，必然会得到不合理的结果，因此，对于人工神经网络法， 噪音处理至关重要，然而，对于噪音数据的选取，主要依靠经验，缺乏理论指导； ３）目前普遍采用ＢＰ网络进行反算，而ＢＰ网络的学习算法存在初始值和局部 极小问题，同时，其隐单元数的确定也缺乏理论指导。 纵观五类模量反算方法，随着计算机技术的发展，图表法和回归公式法目简 便易懂，遗传算法的精度和全局收敛性最好，但计算速度最慢；人工神经网络法 速度最快，而精度受网络规模和训练样本等的影响，一般误差较大；迭代法和数 据库搜索法是目前使用最多的方法，但由于采用了最优化理论的搜索规则，无法 避免初始值和局部收敛的问题。１．３研究的内容和技术路线１．３．１主要内容①研究施工过程中， 路面结构与材料特性的变化一厚度、模量的变化与路面 结构应力变化的关系。 ②研究施工过程中， 路面结构与材料特性的变化一厚度、模量的变化与路面 使用寿命关系。 ③以某高速究对象， 反演出路面结构的变化一厚度、模量的变化与路面结构 应力变化的关系。④以某高速公路为研究对向，反演出路面结构的变化一厚度、模量的变化与路面使用寿命的关系。反算出使用寿命。１．３．２技术路线①反演理论分析研究路基――先假定路面垫层的厚度和抗压回弹模量，基层和沥青面层的厚度、弹压抗压回弹模量为设计值，路基的回弹弯沉为施工中可能出现的弯沉值，路面荷载――标准轴载ＢＺＺ．１００，计算路面从底基层到上面层的拉应力和沥青路面的使用寿命，用一元线性回归的办法得出影响方程，画出方程的曲线。在研究 垫层时分成两步，第一步是以垫层的厚度为施工中可能出现的厚度，其它路基路面的结构结构参数为设计值（包括垫层的抗压回弹模量），路面荷载――标准轴载ＢＺＺ－１００，计算路面从底基层到上面层的拉应力和沥青路面的使用寿命，分别用一 元线性回归的办法得出影响方程，画出方程的曲线；第一步是以垫层的抗压回弹 模量为施工中可能出现的抗压回弹模量，其它路基路面的结构结构参数为设计值（包括垫层的厚度），路面荷载――标准轴载ＢＺＺ－１００，计算路面从底基层到上面ｌＯ第一章绪论层的拉应力和沥青路面的使用寿命，分别用一元线性回归的办法得出影响方程， 画出方程的曲线。底基层的方法与垫层相同，以此类推，直到上面层。 汇总全部的结构参数对路面拉应力的影响方程，利用应力叠加的原量，列出 路基路面结构参数与路面结构层拉应力的数学计算模型。②反演实例以某高速公路为实际研究对象，计算实际路面结构的应力分布和路面的使用寿命。研究路基――先假定路面垫层的厚度和抗压回弹模量，基层和沥青面层的 厚度、抗压回弹模量为设计值，路基的回弹弯沉为实测弯沉值，路面荷载――标准轴载ＢＺＺ－１００，用理论分析得出的一元方程，计算路面从底基层到上面层的拉 应力和沥青路面的预期承受的交通量，与设计的路面应力比较，看符不符合路面设计的要求。研究垫层――是以垫层的厚度和抗压回弹模量为实测厚度，路基的弯沉为实测值，垫层以上（不包括垫层）结构层的结构参数为设计值，路面荷载――标准轴载ＢＺＺ．１００，用理论分析得出的一元方程和拉应力数学模型，计算路面从底基层到上面层的拉应力和沥青路面的使用寿命，检查拉应力符不符合设计 要求，如不符合，需采取什么样的措施：比较垫层上的实测弯沉和计算出的弯沉，对比分析。研究底基层――底基层以下的路面结构层（包括底基层）的厚度和抗压回弹模量为实测值，路基的弯沉为实测值，底基层以上的路面结构为设计值，路面荷载――标准轴载ＢＺＺ．１００，用理论分析得出的一元方程和拉应力数学模型，计算路面从底基层到上面层的拉应力和沥青路面的使用寿命，检查拉应力符不符 合设计要求，如不符合，需采取什么样的措施；比较底基层上的实测弯沉和计算 出的弯沉，对比分析。 以此类推，直至上面层。计算路面的使用寿命，为实际路面结构的预期使用 寿命。计算路面的内部拉应力，为实际路面结构的应力。第一章绪论图１．２沥青路面结构设计的实施与反演流程图Ｆｉｇ １．２ Ａｓｐｈａｌｔ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ１．４小结本章简要地回顾了沥青路面的发展史，国内外历史路面的发展现状。国内外 沥青路面结构设计的主要方法，沥青路面结构设计实施的反演与实施的现状，并 提出反演的技术路线和方法。１２第二章路面使用寿命的影响因素第二章路面使用寿命的影响因素影响路面使用寿命的因素包括外部因素和内部因素。外部因素包括气候、地 质、区域的水温状况以及通过的累计标准车轴载。内部的因素包路基路面结构参数――路基弯沉、路面基层和路面面层的厚度和抗压回弹模量，以及这些参数问相互结合的程度。路面的设计完成之后，确定了路基路面的结构参数――路基弯沉、路面基层和路面面层的厚度和抗压回弹模量，路面材料的弯拉强度、劈裂强度和抗剪强度 确定下来。然而施工之后，路基路面的结构参数必然会发生改变。发生改变的影 响因素是什么，这些因素究竟产生怎样的影响。２．１影响路面寿命的外部因素影响路面寿命的外部因素包括汽车荷载重量和作用次数，环境因素包括温度、 水、空气、阳光。２．１．１荷载因素汽车荷载的对沥青路面的影响可以从荷载的大小、荷载的数量、荷载的作用 时间、荷载的作用形式来考虑。经试验证明；沥青路面的设计轴载次数与路面弯 沉存在着函数关系式。札＝此掣塑Ⅳｌ例＝业铲ｆ２ｃ＋％柳％＝ｃｒＩ－ｒ．Ｏ＋ｓｉｎ缈）、旺１）由上式可知，在万Ｎｌ、ｒｌ已知的情况下，ＯＣ ｌｇ札ｆ――设计年限（年） ⅣＩ――营运第一年双向日平均当量轴次（次／ｄ） ｙ――设计年限内交通量的年平均增长率（％） ，７――车道系数所以，弯沉越大，沥青路面的寿命越短，弯沉越小，沥青路面的寿命越长。 汽车荷载的水平力：在停车场、车站、交叉路口、爬坡车道、收费站，路面 受到的水平力作用较大。（２．２）“‘吒――计算点的最大主应力第二章路面使用寿命的影响因素１３ｑ――计算点的最大主应力 ％――计算点的最大剪应力当汽车的水平荷载作用应力产生的计算点最大剪应力大于材料的极限抗剪应 力ｆ。时，路面就产生破坏。，ｚ＝ｃ－吖簪］５．ｏｃ；――轮组系数旺３）Ｐ、Ａ、万、４――分别为标准轴载和被换算轴载的接地轮压及其当量半径；由上式可以看出，沥青路面的使用寿命与汽车的轴重、汽车轴载的作用次数 汽车轮胎内气压有关、有关。同时要说明的是，沥青混合料是一种粘弹性的混合 料，随着汽车荷载作用时间的增长，沥青面层的抗压回弹模量逐步下降。沥青路 面使用寿命下降。超载对路面寿命的影响是严重的，轴载的重量与路面的累计标 准轴重的５次幂成反比，也就是说，如果汽车超载一倍的车辆通过一次，就相当 于原先标准汽车载重通过３２次的当量相等。２．１．２环境因素自然环境对沥青路面的影响主要因素是温度、水、空气、阳光。环境因素对 沥青路面的影响包括沥青路面材料中沥青的老化、沥青路面的裂缝和沥青路面的 水损坏。 ①沥青路面材料的老化： 阳光中的紫外线、空气中的氧气、高温天气均可使沥青中的轻质成分挥发， 碳氢化合物的氧化。使沥青的延度和粘附性降低，沥青路面材料变硬变脆，力学 性能和变形能力降低，抗磨性能降低，在行车荷载作用下相继出现裂缝、龟裂以 至大片松散。日照愈强烈、气温愈高、空气愈是干燥和刮风天越多，则路面老化 速度愈快。 ②沥青路面的裂缝 从环境角度，温度是造成沥青路面裂缝的主要因素，昼夜温差、温度变化速 度和一年中极限最低温度是温度影响裂缝的主要方试。 １）昼夜温差产生的沥青路面裂缝的机理 若气温昼夜温差大，就会使路面长期经受反复的膨胀和收缩，使物质内部的 组织结构发生变化。随着气温的降低，沥青的黏附性增高，强度增大，变形能力 降低，此时易出现脆性破坏。气温下降，沥青层受基层的约束而不能迅速收缩就 会生产很大的温度应力，若累计温度应力超过沥青混合料的极限抗拉强度时路面１４第二章路面使用寿命的影响因素便会开裂。在高温条件或荷载作用下，沥青路面会产生变形，其中不能恢复的部 分形成车辙病害。如果得不到及时、恰当的维修，路面车辙病害将加剧路况的恶 化，直接威胁行车安全，也会大大缩短沥青路面使用寿命。 ２）骤然降温引起的路面裂缝 如果路面的基层为半刚性基层，由于其自身刚度大，抗变形能力较差，在温 度骤然下降时会产生收缩变形，如夏天的阵雨。而其下卧层（土基或底基层）与 该层之间的摩阻作用抑制了其收缩，从而在该层内部产生拉应力，当此应力超过 其抗拉强度时基层就会产生裂缝。半刚性基层开裂以后，在沥青面层与半刚性基 层间的裂缝处会形成一个“薄弱点”，该点在荷载应力与温度应力的共同作用下会使 沥青面层底面产生应力集中。如果沥青面层较薄，则会引起开裂，随之在行车和 大气因素的反复作用下，裂缝逐渐向上扩展。直至沥青层表面。这种裂缝称为反 射裂缝，它一般为横向裂缝。 ３）年温差太大引起的路面裂缝 沥青路面一般是在夏季高温时施工。在冬季，温度下降，沥青路面材料收缩； 在北方地区气温温差７０℃，而沥青路面温度温差达ｌＯＯ＂（２以上，南方地区的气温 温差也在５０＂Ｃ，路面温度温差也在７０＇ｃ左。这样大的温差使得沥青路面材料收缩 很大，但沥青路面材料在低温条件下，沥青路面材料变脆，变形能力减弱，这样 很容易产生沥青路面的横向裂隙。同时，基层材料如果是半刚性基层，半刚性基 层本身的特点是变形能力差，裂缝多，在低温条件下会产生横向裂缝。当低温条 件下产生的温度拉应力超过路面面层沥青材料和基层无机结和料的半刚性结合材 料的容许拉应力时，就产生了横向裂缝。 ③水破坏 水是对路基路面的影响非常大。从路基方面来说，路基附近的河流水量过大， 可以直接将路面冲毁。路基基础地质和路基的含水量过大，则路基的承载力和稳 定性减弱，使路基失稳，引起塌方、滑坡等病害。路基沉陷、冲刷、坍塌、翻浆， 沥青路面松散、剥落、龟裂等病害。都不同程度地与地表水和地下水的侵蚀有关。 更为严重的是，水与温度的综合作用下，会产生冻涨和翻浆等的路基病害。水对 路面的影响道先是路面材料在长期饱水条件下，路面材料中的碎石的强度下降， 沥青的粘附性降低，使得沥青混合料的路用力学性能下降。水泥稳定半刚性基层 在水的作用下，无侧限抗压强度也会下降。更严重的是，当路面有裂缝后，水渗 入路面内部，在车辆荷载反复作用下，会产生动水压力，加剧路面的损会。水破 坏的主要破坏形式有：网裂、坑洞、唧浆、辙槽等，水破坏的产生往往是由于施 工中沥青混凝土配合比控制不严、沥青混合料拌合不均、碾压效果不良等导致的 沥青路面空隙率过大所造成的。采用半开式小鳄鱼级配沥青混凝土表面层时，出第二章路面使用寿命的影响因素１５出的水损坏的可能性更大。２．２影响路面使用寿命的内部因素影响路面使用寿命内部因素主要是从路面的内部结构讲的，一般的高速公路 半刚性基层的沥青混凝土路面的路面结构分为：路基、垫层、基层（底基层、基 层）、面层（上面层、中面层、下面层）。路面各项结构的功能在许多的著作中 已有了明确的阐述，本文就不再重复性地叙术。应当说，路面的结构组成是影响 路面使用寿命长短的主因。 中国当前的沥青路面结构设计方法是建立在弹性层状体系理论上的，依据车 辆荷载反复作用而发生结构层材料疲劳破坏决定使用年限的耐久性设计方法，主 要包括路面结构组合设计与路面结构层厚度计算，路面结构组合设计主要是选取 结构层材料及所在层位的组合形式；路面结构层厚度计算是采用双圆垂直均布荷 载作用下的多层弹性连续体系理论。结构层模量和厚度是沥青路面结构设计中的 重要参数，二者的变化对于沥青路面的使用性能有很大的影响，是造成沥青路面 损坏的内在因素。因而要对路面结构厚度和模量变化时的结构内部力学响应变化 趋势进行分析。影响路面的因素是指路面内部的结构对路面寿命的影响，包路基 的承载力，路面基层和路面面层的各结构层的厚度和抗压回弹模量。对沥青路面 来说，还包括路面材料的劈裂强度，抗弯拉强度，抗剪强度。２．２．１形成沥青路面结构参数与竣工结构不同的原因①路基：在施工过程中，路基由于路基基础的地质状况和土质的含水状态的 －不同，路基填筑材料土质和含水量不同，路基分层填筑的填筑厚度和压实度不同， 路基在不同的温度下，都会不同程度地影响到路基的承载力和稳定性，反映在承载力和稳定性指标一路基的回弹弯沉、ＣＢＲ值的不同上。②垫层和基层：由于垫层和基层的集料级配不同、集料的压碎值、含泥量等 的技术指标的不同，水泥的技术指标的不同。水泥济量的不同，养生条件的不同， 压实度的不同，所有这些因素都会或多或少地影响到路面结构层抗压模量和抗弯 拉强度。与此同时，垫层和基层的摊铺厚度的也不是不变的。其次，它们相互之 间粘结强度的不同情况，就会影响整个的路面整体的抗压回弹模量和抗压弯拉强 度。③沥青面层比较复杂，沥青混合料的油石比在拌和过程中，沥青的技术指标、油石比不断地面化，矿料的配比、矿料的技术指标，沥青混合料的拌和温度，压 实温度，沥青路面混合料的的压实度都会影响到沥青路面的抗压回弹模量、抗拉１６第二章路面使用寿命的影响因素强度和抗剪强度。同基层和垫层一样、沥青路面各层在摊铺时，摊铺厚度也是变 化的。另外，因为沥青面层的各个结构层相对很薄，沥青面层的各结构层的相互 粘接的强度是非常重要的，良好的层间联接可以有助于减少路面内部应力。所有 这都会影响到沥青路面内部应力的分布，也影响路面的使用寿命。２．２．２模量和厚度对沥青路面的寿命和路面结构应力的影响模量包括路基、垫层的抗压回弹模量、底基层的抗压回弹模量、基层的抗压 回弹模量、下面层的抗压回弹模量、中面层的抗压回弹模量、上面层的抗抗压回 弹模量。其中一个模量如果发生了变化，它对沥青路面的影响包括两个方面：一 是整个沥青路面的寿命发生了怎样的变化，变化的幅度有多大，有怎样的相关性？ 二是它对各个结构层的内部的应力发生了怎样的变化，变化的幅度有多大，有怎 样的相关性？这两个相关性能不能用函数表达试表达出来。 厚度包括垫层的厚度、底基层的厚度、基层的厚度、下面层的厚度、中面层 的厚度、上面层的厚度。其中一个厚度如果发生了变化，它对沥青路面的影响包 括两个方面：一是整个沥青路面的寿命发生了怎样的变化，变化的幅度有多大， 有怎样的相关性？二是它对各个结构层的内部的应力发生了怎样的变化，变化的 幅度有多大，有怎样的相关性？同模量一样，这两个相关性能不能用函数表达试 表达出来。 再进一步研究，如果模拟路面路基的实际的施工后的路面结构状态，每个路 面结构层的厚度和抗压回弹模量发生变化，这些变化对沥青路面的寿命和内部应 力的相关性怎样？能否用数学矩阵表达出来？ 所有的这些问题，正是本文要研究的课题。２．３小结本章简要地介绍了影响路面使用寿命的影响因素，外部因素和内部因素。外 部因素包括气候、水、温度、车荷载，内部因素也就是路面本身的结构。由路面 本身的结构对路面使用寿命的影响引出本文的命题。第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素１７第三章路面结构参数对路面使用寿命的影响分析３．１依托工程某沥青高速公路全线采用四车道高速公路标准，设计速度８０ｋｍ／ｈ，主线整体 式路基全宽２４．５ｍ，分离式路基全宽１２．２５米。 某高速公路桩号是Ｋ０＋０８０～Ｋ６４＋５００，全长６４．４２０米。其中大部分是桥面铺 装和隧路面面铺装。普通的路面类型路断多、里程短大部分在５００米以内，这些 路段的路基的填筑材料基本上是利用挖隧道的碎石填筑的，路基的弯沉很小，不 具有代表性，并且长度不满足研究要求。满１ＫＭ以上的路段有Ｋ１６＋０００＂－－，Ｋ１７＋８３７．６６３、Ｋ１０＋２００～Ｋ１２＋７００、Ｋ７＋３００～Ｋ１们－２００、Ｋ４＋８６５～Ｋ７＋３００、 Ｋ０＋０８０～Ｋ３＋２００．０００、 ＺＫ５６＋４５０．０００～ＺＫ６０＋２００．０００、 Ｋ６１＋１４２．０００～Ｋ６４＋５００．０００，它们的填筑材料基本上是由粘土和碎石土构成，并且长度也满足研 究要求。本次论文选Ｋ６１＋１４２．０００～Ｋ６４＋５００．０００路段中的Ｋ６２＋０００～Ｋ６３＋０００段 作为的研究对象。主要的试验项目有贝克曼梁弯沉检测、抗压检测、厚度检测、 劈裂强度检测。。３．２我国西南地区某高速公路设计技术参数３．２．１设计交通量札：堑啦则唧７（３．１）试中ｙ――年均交通量增长率，设计值是１１．７％ 巧――车道系数，设计值是０．４６ ｆ――设计使用年限，１５年 Ｍ――第一年的日平均交通量，１８９４次 札――设计车道上累计作用次数，ｌ １５６８６３１次３．２．２材料结构参数①土基 该工程所处区域自然区划为Ｖ２区，属四川盆地中湿、干燥型。沿线地势起伏 较大，沟壑发育，降雨丰富且集中。因此，挖方路基排水问题比较突出。对土质 及裂隙水发育的岩石路堑地段，视具体情况设置地下排水结构，例如盲沟、渗沟，１８第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素填筑透水性好的材料等措施，以提高潮湿、中湿路段的路基承载力。根据《西部 开发省际公路通道重庆至长沙公路彭水至武隆段两阶段施工图设计文件》中的取 值，土基的ｅｏ＝３５ＭＰａ。表３．１Ｔａｂ３．１路面各结构层结构参数Ｓ们ｌｃｔｌ】陀ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆｐａｖｅｍｅｎｔ ｌａｙｅｒｓ层位材料名称厚度（ｃｍ）２０℃抗压模 量（ＭＰａ）１４００１５℃抗压模量（ＭＰａ）劈裂强度（ＭＰａ）① ② ③ ④ ⑤ ⑥细粒式沥青混凝土 中粒式沥青混凝土 粗粒式沥青混凝土 水泥稳定碎石基层 水泥稳定碎石底基层 水泥稳定碎石垫层 土基４２０００１．４６１２００１８００１．０８１０００１４００Ｏ．８２１１３５０１３５０Ｏ．５２２５５０５５０Ｏ．３５２０２００２００３５（ＭＰａ）３．２．３路面结构设计①主线路面结构形式为 上面层为４ｃｍ细粒式密级配ＳＢＳ改性沥青砼抗滑表层（ＡＣ．１３Ｃ） 中面层为６ｃｍ中粒式密级配ＳＢＳ改性沥青砼（ＡＣ．２０Ｃ） 下面层为８ｃｍ粗粒式密级配沥青混凝土（ＡＣ－－２５Ｃ） 封层为０．８ｃｍ改性乳化沥青稀浆封层 基层为２１ｃｍ水泥稳定级配碎石 底基层为２２ｃｍ水泥稳定级配碎石 垫层为２０ｃｍ水泥稳定碎石 ②路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值： 上面层路面顶面交工验收弯沉值ＬＳ＝２３．２（０．０１ｒａｍ） 中面层路面顶面交工验收弯沉值ＬＳ＝２５．４（Ｏ．０１ｒａｍ） 下面层路面顶面交工验收弯沉值ＬＳ＝２９．２（０．Ｏｌｍｍ） 基层路面顶面交工验收弯沉值ＬＳ＝３５（Ｏ．Ｏｌｍｍ） 底基层路面顶面交工验收弯沉值ＬＳ＝７８．７（Ｏ．Ｏｌｍｍ） 垫层路面顶面交工验收弯沉值ＬＳ＝２１２．７（０．Ｏｌｍｍ）第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素１９路基顶面交工验收弯沉值ＬＳ＝２５８．８（Ｏ．０１ｍｍ）上茄层一 中萄层一置＝１４００慨ＪｊＩ＝４ｃｍ，码＝０．２５邑＝１２００ＭＰａ，缟＝６ｃｍ，鸬＝０．２５下面层。 基层一 底基层一垫层一历＝１３５０ＭＰａ，ｈ４＝２１ｃｍ，／＆＝０．２５ 毛＝５５０＃ａ，ａ，鬼＝２２ｃｍ，１．ｑ＝ｏ．２５岛＝２００ＭＰａ，九＝２０ｃｍ，ｉ．ｔ６＝ｏ．２５路基一ｚｏ＝３５ＭＰａ，／ａｏ＝０。３５一图３．１路面结构示意图（２０’１２）Ｆｉｇ ３．１ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｐａｖｅｍｅｎｔ（２０＂Ｃ）当１５＂ＣＩ封＂，Ｅｌ＝２０００ＭＰａ，Ｅ２＝１８００ＭＰａ Ｅ＝１４００ＭＰａ。３．３反演方法与步骤取某高速公路Ｋ６２＋０００―Ｋ６３＋０００的路段，跟踪检测路基、垫层、底基层、基 层、下面层、中面层、上面层的弯沉值；检测垫层到上面层的抗压回弹模量和厚 度。以这些试验数据和设计给定数据为基础，通过以下步骤进行反演： 第一步：以路基的、各层的抗压回弹模量、厚度以设计值为基础设计值推算 出目标设计的弯沉值和累计期望的轴载次数。 第二步：以路基的为施工后的实际实测值、各层的抗压回弹模量、厚度以设 计值为基础设计值推算出目标设计的弯沉值和累计期望的轴载次数。 第三步：以路基的和垫层的厚度和抗压模量为施工后的实测值、其上各层的 抗压回弹模量、厚度以设计值为基础设计值推算出弯沉值和轴载次数。 第四步：以路基的和垫层、底基层的厚度和抗压模量为施工后的实测值、其 上各层的抗压回弹模量、厚度以设计值为基础设计值推算出弯沉值和轴载次数。 第五步：以路基的和垫层、底基层、基层的厚度和抗压模量为施工后的实测 值、其上各层的抗压回弹模量、厚度以设计值为基础设计值推算出弯沉值和轴载 次数。 第六步：以路基的和垫层到下面层的厚度和抗压模量为施工后的实测值、其 上各层的抗压回弹模量、厚度以设计值为基础设计值推算出弯沉值和轴载次数。 第七步：以路基的和垫层到中面层的厚度和抗压模量为施工后的实测值、其２０ ――――――――――――――――――＿―――＿――――――＿――――――――――――●―――――――――――一一第三童堕亘笙塑堡盐童墼型堕亘堡旦壹鱼箜墅堕里耋．――上面层的抗压回弹模量、厚度以设计值为基础设计值推算出弯沉值和轴载次数。 第八步：以路基的和垫层到上面层的厚度和抗压模量为施工后的实测值，推 算出弯沉值和轴载次数。 第九步：做出施工过程中路面弯沉和路面累计轴载图，分析结果。设计路基 弯沉值 设计目标使 用寿命路基施工路基实测 弯沉值垫层～上面 层厚度、模 量设计值路基施工路基施工后后路面目 标弯沉值路面目标使 用寿命垫层施工垫层实测值： 厚度、抗压模 量、弯沉底基层一上 面层厚度、 模量设计值垫层施工 后路面目 标弯沉值垫层施工后 路面目标使 用寿命底基施工底基层实测 值：厚度、抗 压模量、弯沉基层～上面 层厚度、模 量设计值底基层施工底基层施工后路面目标 弯沉值后路面目标 使用寿命基层 施工基层实测值： 厚度、抗压模 量、弯沉下面层～上 面层厚度、 模量设计值基层施工后基层施工后路面目标使路面目标弯 沉值用寿命下面层施工上面层实测 值：厚度、抗 压模量、弯沉中面层～上 面层厚度、 模量设计值下面层施工 后路面目标 弯沉值下面层施工 后路面目标 使用寿命中面层施工中面层实测 值：厚度、抗 压模量、弯沉上面层～上 面层厚度、 模量设计值中面层施工 后路面目标 弯沉值中面层施工 后路面目标使用寿命上面层施工上面层实测 值：厚度、抗 压模量、弯沉上面层施工 后路面目标 弯沉值上面层施工 后路面目标 使用寿命分析反演过程，总结规律图３．２沥青路面结构的实施与反演方法步骤流程图Ｆｉｇ ３．２ ＡｓｐｈａｌｔｐａＶｅｍｅｎｔ姗咖ｅ ｆｌｏｗｃｈａｎｄｉ鲫ｏｆｔｌｌｅｉｍｐｌｅｍｅ咖ｉｏｎ觚ｄ撇ｒＳｉｏｎ ｓｔｅｐｓ第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素２ｌ３．４计算弯沉系数Ｆ３．４．１计算弯沉系数Ｆ①求路基层弯沉的修正系Ｅ：×０－ｏ．３５２）×０．７１２＝０．２６６ 毛＝等№）?％ 样５８．ｓ，ｌＲ＝２５８．８ ｊ马＝等＝器一ｏ．眈９３５（３．２）（３．３）②求路面垫层的弯沉修正系Ｅ： 把土基与２０ｃｍ的水泥稳定碎石垫层合并，求其综合模量Ｚ酣，：忽＝１．１×魄Ｅ６（１－ｐ，２）Ｆ＝１．１×２０ｘ＝３４．９８ｃｍ（３．４）ｆ，１一，，２、Ｉ，，／ｏ＝３４．９８／（２１．３０×压）：３４．９８／２１．３：１．６４２（３．５），砂一ｐＯ｛ｆ【Ｆ、，１１．，臣【１一∥；Ｊ＝０．７ｘ２１．１―０．２５２ｌｘ ０．８ａｒｃｔａｎｌ．３６ｘ１．６４２【２００ר√棼葶＝０．１７５ｃｍ蛾扣／Ｄ）卜， 粤（１＿如鲋牡，（３．８） （３．９）求弯沉系数：ｋ＝２１２．７瓦＝冬＝等乩２ｔ５以２管∽）＝等（１－０．３ｘ０．３）硼．５８ＭＰａ③求路面底基层的弯沉修正系Ｅ：第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素把下层Ｅ６’＝７７．５８ＭＰａ和模量为５５０ＭＰａ、厚度为２２ｃｍ的水泥稳定底基层合 并，求其综合模量Ｅ＂：纠以魄网＝１．１ｘ２２ｘ册划斛ｃｍｈ，／ｏ＝４１．８４／２１．３０－１．９６５＠㈨（３．１１）罨”＝＝０．７ｘ２１哨扣一卜２， 等㈦一２Ｌ扣３，（３．１４） （３．１５）求弯沉系数：‘＝７８．７，Ｅ＝鱼。ｌ工Ｅ５）－笨№）＝等（１－０．３ｘ０．３）＝１９２．９慨④求路面基层的弯沉修正系只：把下层Ｅ，）＝１９２．９９ＭＰａ和模量为１３５０ＭＰａ、厚度为２１ｅｍ的水泥稳定基层合并，求其综合模量毯∞：纠ｈ九翮＝１．１ｘ２１ｘ蕊瑚刀ｃｍｈ．／Ｄ＝３９．７７／２１．３０＝１．８６７＠?６，（３．１７）第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素２３∥＝叫一喈扣一卜８） ．（１＿如７抛私９，＝０．７ｘ２１－０．２５２１３５０（１．币翥霸丽＋丽丽０．８ａｒｃｔａｔｌ．３６ｘ１．８６７ １－０．３０ｚ１ ９２９４１―．０．２５２＝Ｏ．０２坌ｍ求弯沉系数：ｋ＝３５，／Ｒ＝３５ｊ只＝乞＝蔷乩２。７（３．２０）矽＝劳∽）＝訾（１－０．３ｘ０．３）娟８．４一⑤求路面下面层的弯沉修正系Ｅ：（３．２１）把下层毯町＝４６８．４４ＭＰａ Ｆｉ丰Ｉ模量为１０００ＭＰａ、厚度为８ｃｍ粗粒式沥青碎石合 并，求其综合模量毯３’：纠以缟网＝１．１ｘ８ｘ网圳加ｃｍ吃／Ｄ＝１０．２０／２１．３０＝０．４７８８＠２２，（３．２３）《３’＝（１一鸬２）×０．８ａｒｃｔａＩｌｌ．３６×ｈ，／ａＥ，ｘ１．１－√嬲峭扣一卜４）第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素＝０．７ｘ２＝０．０２４釜ｍ忙一眺卜５，Ｉｌ，、ｌ求弯沉系数：ｋ＝汐 ９２，Ｅ＝＝Ｏ１、．（３．２６）垒乞 ．足一．Ｌ２―２ 吼一钆 ２―３掣＝等㈣）＝等（１－０．３ｘ０．３）＝５５８．２胁⑥求路面中面层的弯沉修正系Ｅ：（３．２７）把下层层３’＝５５８．２此阳和模量为１２００ＭＰａ、厚度为６ｃｍ中粒式沥青碎石合并， 求其综合模量毯２’：吃＝１．１ｘｈ２易（１一，ｕｓ２） ＝１．１×６ｘ＝７．６７ｃｍ（３．２８）吃／Ｄ＝７．６７／２１．３０＝０．３６０（３．２９）《２）－矧ｆ【＝ｏ．７×２ｌ＝ｏ．０２１２研蛾扣啪卜∞ 等㈦一舢忙。，求弯沉系数： 厶＝２５．４，第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素２５五＝乏＝器“嘲（３．３２）掣＝等№）＝等（１－０．３ｘ０．３）一．?舰⑦求路面上面层的弯沉修正系互：（３．３３）把下层毯２’＝６４０．１ＭＰａ和模量为１４００ＭＰａ、厚度为４ｃｍ上面层合并，求其综 合模量毯１’：纠以扛鼎＝１．１ｘ４ｘ翮＝ｓ．№ｍ吃／Ｄ＝５．１４／２１．３０＝０．２４１３限３４，（３．３５）驴一一蛾号叩卜３６， ＋杀．（１－如小∞，＝０．７×２＝０．０１９７ｃｍ求弯沉系数：ｋ 巧＝∞ ３２，＝＝ｋ一乞 Ｒ―Ｌ望侈２―３ＩＩ ●ｌ ２０ １、一（３．３８）掣＝等∽）＝等（１－０．３×０．３）＝７０３．８舰（３．３９）２６第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素 表３．２计算弯沉系数汇总表Ｔａｂ３．２ Ｓｕｍｍａｒｙ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ项目名称 上面层的弯沉修正系数 中面层的弯沉修正系数 下面层的弯沉修正系数 基层的弯沉修正系数代表符号系数项目名称 底基层的弯沉修正系 垫层的弯沉修正系 路基的弯沉修正系代表符号系数Ｅ１．２０２Ｅ Ｅ Ｅ１．１２４Ｅ历 Ｅ１．１９８１．２１５１．２０２０．９７３１．２０７３．４．２计算其它应力系数对于沥青类路向材料Ｋ一＿墨一＿＝了０．１２?Ⅳｏ．２＝０．１１＿＿２２?１０６３２００００¨＝４．８３６对于无机结合料类基层墨一暑（３．４０）墨一口＝了０．４０?Ⅳｏ．１＝０．１４＿＿００?１计算汽车抗剪应力系数：０６３２０００００‘１＝２．５３９（３．４１）局－ｏ．５：导－１．２３．５路面结构层厚度与材料参数对路面使用寿命的影响（３．４２）从理论分析的角度研究路基的回弹弯沉，路面结构各层的厚度、抗压回弹模 量与路面使用寿命的关系，与路面的弯拉应力的关系。总结出它们之间的相关性。 需要说明的是，这里的路基、各层厚度、抗压回弹模量的变化是以路面结构为基 础，在施工合理的变化范围内取值，不合理的取值在实际上也不会发生，没有研 究的意义。 理论分析的方法是在路基的回弹弯沉、各结构层的厚度和抗压各项技术指标 中，在研究使用一项与路面的使用寿命的相关性时，令这为变量，其它各项指标 为设计给定的值，以路面能够承受的累计轴载数为函数，做出图表，以此类推。 同理：在研究使用一项与路面各结构层的最大内部弯拉应力的相关性时，令 这为变量，其它各项指标为设计给定的值，以路面的各结构层的最大弯拉应力为 函数，经ＢＩＳＡＲ计算，做出图表，以此类推。第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素２７３．５．１路基回弹模量假设路基的变化，其它路面各层的厚度和抗压回弹模量为设计规定的设计值 不变，分析路基的的变化与路面使用寿命的关系。通过计算，分别得出路基与累 计轴载和路面使用时间的数学关系式和图表 路基回弹模量与路面使用寿命的数学关系式：丙１ Ⅳ７．５５９１ｘｌｎ半竽洲＝而丽去丽（３．４３）Ｅ ７．５５９１×ｌｃｒ８Ｅ＋６．８０９３３×ｌ矿……路基与回弹模量路面使用时间的数学关系式：知０６４，０７２斗－半一而丽ｅ而。丽昂 Ｏ．０６４０７２反＋０．２１５９３７（３．４４） ……式中：磊――路基（ＭＰａ） Ⅳ――轴载次数（次） ｒ――使用时间（年）路基回弹模量与累计轴载和路面使用时间的关系图表：路基回弹模量与道路使用寿命的关系１６００００００ １４００００００ ，、１２００００００子１０００００００辎８００００００萋６００００００略４００００００２００００００ ０ １ √／／／．／／／５ １０ １５ ２０ ２５ ３０ ３５ ４０ ４５ ５０路基回弹模量（ＭＰａ）图３．３路基回弹模量与路面使用寿命的关系图Ｆｉｇ ３．３ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｇｒａｐｈｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｕｂｇｒａｄｅ ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ ｍｏｄｕｌｕｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ｏｆｔｈｅ ｐａｖｅｍｅｎｔ２８第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素图３．４路基回弹模量与路面使用时间的关系图Ｆｉｇ ３．４ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｇｒａｐｈｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｕｂｇｒａｄｅ ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ ｍｏｄｕｌｕｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｕｓｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆｔｈｅ ｐａｖｅｍｅｎｔ３．５．２垫层①垫层厚度 假设垫层的厚度不断变化，垫层的抗压回弹模量、路基的、其它路面各层的 厚度和抗压回弹模量为设计规定的设计值不变，分析垫层厚度的变化与路面使用 寿命的关系。 垫层的厚度与路面使用寿命的数学关系式：１．：６．２６０８３×ｌｃｒ８＋＿４．７９２７ｘ１０＂７≥Ｎ：―――――ｉ生――＿Ⅳ（３．４５）忽６．２６０８３ｘ ｌ矿忽＋４．７９２７ｘ１０－７垫层的厚度与路面使用时间的数学关系式：！：０．０５７，７６９＋＿０．１７９０２６鬼０．０５７７６９ｈ６＋０．１７９０２６ｊ，：――――ｊＬ――一（３．４６）．式中：氟――垫层厚度（ｃｍ） Ⅳ――轴载次数（次） ｆ――使用时间（年）垫层的厚度与累计轴载和路面使用时间的关系图表：第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素２９垫层厚度与道路使用寿命的关系１２５０００００ １２００００００§１１５０００００籁 薜１０５０００００∑１１００００００／／／／／ｊ菇１０００００００９５０００００ ９００００００１４ １６１８２０２２２４垫层厚度（ｃｍ）图３．５垫层的厚度与路面使用寿命的关系图Ｆｉｇ ３．５ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｇｒａｐｈｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆｃｕｓｈｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｔｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ｏｆｔｈｅ ｐａｖｅｍｅｎｔ图３．６垫层的厚度与路面使用时间的关系图Ｆｉｇ ３．６ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｇｒａｐｈｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆｃｕｓｈｉｏｎａｎｄ ｔｈｅ ｕｓｉｎｇ ｔｈｎｅｏｆｔｈｅ ｐａｖｅｍｅｎｔ从两图可以看出，如果垫层的厚度增加，路面的使用寿命就增加。②垫层抗压模量 假设垫层的抗压回弹模量不断变化，垫层的厚度、路基的、其它路面各层的 厚度和抗压回弹模量为设计规定的设计值不变，分析垫层抗压的变化与路面使用 寿命的关系。 垫层的抗压回弹模量与路面使用寿命的数学关系式：１Ⅳ＝５．９４８５叙１矿＋半≥Ⅳ＝ｉ页两夏五―害≥丽（３．４７）Ⅳ第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素巨５．９４８５叙１ ｃｒ５最＋５．１８６５叙１ｃｒｏ垫层的抗压回弹模量与路面使用时间的数学关系式：！：ｏ．０５６９３７＋！：塑丝ｊｔｒ＝昼（３．４８）鼠０．０５６９３７Ｅ６＋１．８５３５４４式中：鼠――垫层抗压回弹模量（ＭＰａ）Ⅳ――．轴载次数（次），――使用时间（年）垫层的抗压回弹模量与累计轴载和路面使用时间的关系图表：图３．７垫层的抗压回弹模量与路面使用寿命的关系图Ｆｉｇ ３．７ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｇｒａｐｈｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆｃｕｓｈｉｏｎａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ｏｆｔｈｅ ｐａｖｅｍｅｎｔ第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素３１图３．８垫层的抗压回弹模量与路面使用时间的关系图Ｆｉｇ ３．８ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｇｒａｐｈｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆｃｕｓｈｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｕｓｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆｔｈｅ ｐａｖｅｒｍｅｎｔ从两图可以看出，如果垫层的抗压回弹模量增加，路面的使用寿命就增加。３．５．３底基层①底基层厚度 假设底基层的厚度不断变化，底基层的抗压回弹模量、路基的、其它路面各 层的厚度和抗压回弹模量为设计规定的值不变，分析底基层厚度的变化与路面使 用寿命的关系。 底基层的厚度与路面使用寿命的数学关系式：１Ⅳ＝３．４７５１５Ｋ１０４＋半竽洲＝而４７５丽ｌｆｆ去丽４６５丽９＜Ⅳ 饭ｊ．（３．４”ｌＵ’１Ｘ。饩＋１．１底基层的厚度与路面使用时间的数学关系式：～１ ０．０４７４７０＋Ｑ：竺塑ｊ ｆ－ｔ堡（３．５０）魄０．０４７４７０／％＋０．４２５５６０式中：氟――底基层厚度（ｃｍ）Ⅳ――＿轴载次数（次）ｒ――使用时间（年）底基层的厚度与累计轴载和路面使用时间的关系图表：３２第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素底基层的厚度与道路使用寿命的关系１４００００００１２００００００§１０００００００◆一一一一－Ａ／？２０ ２２暴８００００００幂６００００００蘸４００００００２０００００００ １６１８２４２６底基层厚度（ｃｍ）图３．９底基层的厚度与路面使用寿命的关系图Ｆｉｇ ３．９ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｇｒａｐｈｓ ｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆｓｕｂ―ｂａｓｅ ｐａｖｅｍｅｎｔｃｏｕｒｓｅａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ｏｆｔｈｅ图３．１０底基层的厚度与路面使用时间的关系图 Ｆｉ９３．１０ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｇｒａｐｈｓｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｓｕｂ－ｂａｓｅｐａｖｅｒｍｅｎｔｃｏｕｒｓｅａｎｄ ｔｈｅ ｕｓｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆｔｈｅ从两图可以看出，如果底基层的厚度增加，路面的使用寿命就增加。 ②底基层抗压模量 假设底基层的抗压回弹模量不断变化，底基层的厚度、路基的、其它路面各 层的厚度和抗压回弹模量为设计规定的设计值不变，分析底基层抗压的变化与路 面使用寿命的关系。 底基层的抗压回弹模量与路面使用寿命的数学关系式：第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素Ｎ＝３４２１７６３＋１４６７２Ｅ５３３（３．５１）底基层的抗压回弹模量与路面使用时间的数学关系式：ｆ＝９．７１２４８０＋０．００９４３ １Ｅｓ （３．５２）式中：巨――底基层抗压回弹模量（ＭＰａ） Ⅳ――舶载次数（次） ｆ――使用时间（年）底基层的抗压回弹模量与累计轴载和路面使用时间的关系图表：图３．１ｌ底基层的抗压回弹模量与使用寿命的关系图Ｆｉｇ ３．１ｌ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｇｒａｐｈｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆ ｓｕｂ－ｂａｓｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ｏｆｔｈｅ ｐａｖｅｍｅｎｔｏｏｕｒｓｅ图３．１２底基层的抗压回弹模量与路面使用时间的关系图Ｆｉｇ ３．１２ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｇｒａｐｈｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆｓｕｂ－ｂａｓｅ ｃｏｕｒｓｅ３４第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素ａｎｄ ｔｈｅ ｕｓｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆｔｈｅ ｐａｖｅｒｍｅｎｔ从两图可以看出，如果底基层的抗压增加，路面的使用寿命就增加。３．５．４基层 ①基层厚度假设基层的厚度不断变化，基层的抗压回弹模量、路基的、其它路面各层的 厚度和抗压回弹模量为设计规定的设计值不变，分析基层厚度的变化与路面使用 寿命的关系。 基层的厚度与路面使用寿命的数学关系式：Ｎ＝－１４８６５１２＋６１４７５０ｈ４ （３．５３）基层的厚度与路面使用时间的数学关系式：ｒ＝５．９９２１７２＋０．４１９８９９ｈ４（３．５４）式中：死――基层厚度（ｃｍ） Ⅳ――轴载次数（次），――坡用时间（年）基层的厚度与累计轴载和路面使用时间的关系图表：基层的厚度与路面使用寿命的关系１ １ １６００００００ ４００００００ ２００００００懿１０００００００ 繇８００００００辑去 噱６００００００ ‘４００００００ ２０００００００●，／１７／ ／１９１５２１２３２５基层的厚度（ｃｍ）图３．１３基层的厚度与路面使用寿命的关系图Ｆｉｇ ３．１３ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｇｒａｐｈｓ ｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆｂａｓｅ ｐａｖｅｒｍｅｎｔｃｏｕｒｓｅａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ｏｆｔｈｅ第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素３５图３．１４基层的厚度与路面使用时间的关系图Ｆｉｇ ３．１４ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｇｒａｐｈｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆｂａｓｅ ｅｏｕｒｓｅａｎｄ ｔｈｅ ｕｓｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆｔｈｅ ｐａｖｅｒｍｅｎｔ从两图可以看出，如果基层的厚度增加，路面的使用寿命就增加。 ②基层抗压模量 假设基层的抗压回弹模量不断变化，基层的厚度、路基的、其它路面各层的 厚度和抗压回弹模量为设计规定的设计值不变，分析基层抗压的变化与路面使用 寿命的关系。 基层的抗压回弹模量与路面使用寿命的数学关系式：Ｎ＝－２６９１９１１＋１０５６３Ｅ４（３．５５）基层的抗压回弹模量与路面使用时间的数学关系式：ｆ＝５．９２２５４８＋０．００６７０５Ｅ４（３．５６）式中：丘――基层抗压回弹模量（ＭＰａ） Ⅳ――轴载次数（次），――使用时间（年）基层的抗压回弹模量与累计轴载和路面使用时间的关系图表：３６第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素图３．１５基层的抗压回弹模量与使用寿命的关系图Ｆｉｇ ３．１５ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｇｒａｐｈｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆｂａｓｅ ｃｏｕｒｓｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｖｅｒｍｅｎｔ图３．１６基层的抗压回弹模量与路面使用时间的关系图Ｆｉｇ ３．１６ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｇｒａｐｈｓｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓｏｆｂａｓｅｃｏｕｒｓｅａｎｄ ｔｈｅ ｕｓｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆｔｈｅ ｐａｖｅｒｍｅｎｔ从两图可以看出，如果基层的抗压回弹模量增加，路面的使用寿命就增加。３．５．５下面层①下面层厚度 假设下面层的厚度不断变化，下面层的抗压回弹模量、路基的、其它路面各 层的厚度和抗压回弹模量为设计规定的设计值不变，分析下面层厚度的变化与路第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素３７面使用寿命的关系。 下面层的厚度与路面使用寿命的数学关系式：Ｎ＝５４６３９６５＋７６２２８９ｈ３（３．５７）下面层的厚度与路面使用时间的数学关系式：ｆ＝１０．９７２４＋０．４９８２ｈｓ（３．５８）式中：鬼――中面层厚度（ｃｍ） Ⅳ―＿轴载次数（次） ｒ――使用时间（年）下面层的厚度与累计轴载和路面使用时间的关系图表：图３．１７下面层的厚度与路面使用寿命的关系图Ｆｉｇ ３．１７ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｇｒａｐｈｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｌｑｅｓｓ ｏｆｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｌａｙｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｖｅｒｍｅｎｔ３８第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素 图３．１８下面层的厚度与路面使用时间的关系图Ｆｉｇ ３．１ ８ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｇｒａｐｈｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｌａｙｅｒａｎｄ ｔｈｅ ｕｓｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆｔｈｅ ｐａｖｅｒｍｅｎｔ从两图可以看出，如果下面层的厚度增加，路面的使用寿命就增加。 ②下面层抗压横量 假设下面层的抗压回弹模量不断变化，下面层的厚度、路基的、其它路面各 层的厚度和抗压回弹模量为设计规定的设计值不变，分析下面层抗压的变化与路 面使用寿命的关系。 下面层的抗压回弹模量与路面使用寿命的数学关系式：Ｎ＝１３０８８４１＋１０２３９Ｅ３ （３．５９）下面层的抗压回弹模量与路面使用时间的数学关系式：０．０３７８８３＋兰璺：Ｚ２三Ｚ堡ｊ ｒ： 一１ ，墨（３．６０）易０．０３７８８３Ｅ３＋２８．７９２７６８（３．６１）或近似解：ｔ＝８．４４７３１７＋０．００６５１４Ｅ３试中：巨――下面层抗压回弹模量（ＭＰａ）Ⅳ――－轴载次数（次），――使用时间（年）下面层的抗压回弹模量与累计轴载和路面使用时间的关系图表：图３．１９下面层的抗压回弹模量与使用寿命的关系图Ｆｉｇ ３．１９ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｇｒａｐｈｓｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆｔｈｅａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ｏｆｔｈｅ ｐａｖｅｒｍｅｎｔｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｌａｙｅｒ第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素３９下面层的抗压弹性模量与路面使用寿命的关系１４００００００ １２００００００《１０００００００Ｖ。，―／。８５０ ９００ ９５０１０００．◆７一＾辐８００００００ 撂 磐６００００００ 耀 盘４００００００ 噱２００００００ ０ １０５０ １１００ １１５０下面层抗压弹性模量（ＭＰａ）图３．２０下面层的抗压回弹模量与路面使用时间的关系图Ｆｉｇ ３．２０ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｇｒａｐｈｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｌａｙｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｕｓｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆｔｈｅ ｐａｖｅｒｍｅｎｔ从两图可以看出，如果下面层的抗压回弹模量增加，路面的使用寿命就增加。３．５．６中面层①中面层厚度 假设中面层的厚度不断变化，中面层的抗压回弹模量、路基的、其它路面各 层的厚度和抗压回弹模量为设计规定的设计值不变，分析中面层厚度的变化与路 面使用寿命的关系。 中面层的厚度与路面使用寿命的数学关系式：Ｎ＝５３８１２７３＋１０４２０８９ｈ２（３．６２）中面层的厚度与路面使用时间的数学关系式：，＝１０．８６３２１２＋０．６８４７１７／ｈ（３．６３）式中：玩――中面层厚度（ｃｍ）Ⅳ――－轴载次数（次）ｒ――使用时间（年）中面层的厚度与累计轴载和路面使用时间的关系图表：４０第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素中面层厚度与路面使用寿命的关系ｌ ６Ｏ００Ｏ００ ｌ ４ＯＯＯ０００ ｌ ２０ＯＯＯ００ ｌ Ｏ００ＯＯ００ ８ＯＯＯＯＯ０ ６ＯＯＯ０Ｏ０／３ ４／ ／５ ６ ７ ８＾蛞ｖ鼙至枷峨４Ｏ０ＯＯ００ ２０Ｏ００Ｏ０ ０中面层厚度（ｃｍ）图３．２ｌ中面层的厚度与路面使用寿命的关系图Ｆｉｇ ３．２１ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｇｒａｐｈｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｌａｙｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｖｅｒｍｅｎｔ图３．２２中面层的厚度与路面使用时间的关系图Ｆｉｇ ３．２２ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｇｒａｐｈｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆｔｈｅｓｕｒｆａｃｅ ｌａｙｅｒａｎｄ ｔｈｅ ｕｓｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆｔｈｅｐａｖｅｒｍｅｎｔ从两图可以看出，如果中面层的厚度增加，路面的使用寿命就增加。 ②中面层抗压模量 假设中面层的抗压回弹模量不断变化，中面层的厚度、路基的、其它路面各 层的厚度和抗压回弹模量为设计规定的设计值不变，分析中面层抗压的变化与路 面使用寿命的关系。 中面层的抗压回弹模量与路面使用寿命的数学关系式：第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素Ｎ＝２２１６０７８＋７７８１Ｅ２４ｌ（３．６４）中面层的抗压回弹模量与路面使用时间的数学关系式：，＝９．０４５８６３＋０．００４９４０Ｅ２ （３．６５）式中：Ｅ――中面层抗压回弹模量（ＭＰａ）Ⅳ――－轴载次数（次），――使用时间（年）中面层的抗压回弹模量与累计轴载和路面使用时间的关系图表：中面层的抗压弹性模量与路面使用寿命的关系１４００００００ １２００００００ ＾懿１０００００００ＶＰ中―，膏一．●―一酃８００００００ 暴 姑６００００００ 蜷：七４００００００嚓２００００００ ０ １０５０ １１００ １１５０ １２００ １２５０ １３００ １３５０中面层的抗压弹性模量（ｇＰａ）图３．２３中面层的抗压回弹模量与使用寿命的关系图Ｆｉｇ ３．２３ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｇｒａｐｈｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｌａｙｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｖｅｒｍｅｎｔ图３．２４中面层的抗压回弹模量与路面使用时间的关系图Ｆｉｇ ３．２４ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｇｒａｐｈｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｌａｙｅｒ ａｎｄ ｔｈｅｕｓｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆｔｈｅ ｐａｖｅｒｍｅｎｔ４２第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素从两图可以看出，如果中面层的抗压回弹模量增加，路面的使用寿命就增加。３．５．７上面层①上面层厚度假设上面层的厚度不断变化，上面层的抗压回弹模量、路基的、其它路面各 层的厚度和抗压回弹模量为设计规定的设计值不变，分析上面层厚度的变化与路 面使用寿命的关系。 上面层的厚度与路面使用寿命的数学关系式：Ｎ＝６３１０１３６＋１３４５５７８啊上面层的厚度与路面使用时间的数学关系式：ｒ＝１ １．６０７５２５＋０．８４７２１ １／１１（３．６６）（３．６７）式中：版――中面层厚度（ｃｍ） Ⅳ――轴载次数（次） ｆ――使用时间（年）上面层的厚度与累计轴载和路面使用时间的关系图表：上面层厚度与路面使用寿命的关系１ ６００００００ １ ４００００００§１２００００００憋 暴８００００００ 磐 蜷６００００００七 噱－ｒ■１０００００００／／３ ４／／◆４００００００ ２０００００００２５６上面层厚度（ｃｍ）图３．２５上面层的厚度与路面使用寿命的关系图Ｆｉｇ ３．２５ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｇｒａｐｈｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆｔｈｅ ｔｏｐ ｌａｙｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ｏｆｔｈｅ ｐａｖｅｒｍｅｎｔ第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素４３图３．２６上面层的厚度与路面使用时间的关系图Ｆｉｇ ３．２６ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｇｒａｐｈｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆｔｈｅ ｔｏｐ ｌａｙｅｒａｎｄ ｔｈｅ ｕｓｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆｔｈｅ ｐａｖｅｒｍｅｎｔ从两图可以看出，如果上面层的厚度增加，路面的使用寿命就增加。 ②下面层抗压模量 假设上面层的抗压回弹模量不断变化，上面层的厚度、路基的、其它路面各 层的厚度和抗压回弹模量为设计规定的设计值不变，分析上面层抗压的变化与路 面使用寿命的关系。 上面层的抗压回弹模量与路面使用寿命的数学关系式：Ｎ＝４６３０７５３＋４９４７ＥＩ （３．６８）上面层的抗压回弹模量与路面使用时间的数学关系式：，＝１０．５９３４４１＋Ｏ．００３１３６Ｅｌ （３．６９）试中：互――上面层抗压回弹模量（ＭＰａ）Ⅳ――轴载次数（次），――使用时间（年）上面层的抗压回弹模量与累计轴载和路面使用时间的关系图表：４４第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素图３．２７上面层的抗压回弹模量与使用寿命的关系图Ｆｉｇ ３．２７ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｇｒａｐｈｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆｔｈｅ ｔｏｐ ｌａｙｅｒ图３．２８上面层的抗压回弹模量与路面使用时间的关系图Ｆｉｇ ３．２８ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｇｒａｐｈｓｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆｔｈｅ ｔｏｐ ｌａｙｅｒ ａｎｄ ｔｈｅｕｓｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆｔｈｅ ｐａｖｅｒｍｅｎｔ从两图可以看出，如果上面层的抗压回弹模量增加，路面的使用寿命就增加。３．６多参数变化对路面使用寿命的影响在上一节中分析的是单项结构参数变化对路面使用寿命的影响。在本节中，第三章路面结构设计参数对路面使用寿命的影响因素４５主要的任务是模拟实际路面结构――多项实际路面结构参数与设计有差异的情况下，路面的预期使用寿命。 路面的使用寿命问题实际上就是路面的应力问题，应力是可以叠加的，哪么 不同结构参数影响下的路面使用也是可以叠加的。综合所有的结构参数对路面寿‘’ 命的影响因素，建立实际路面结构参数状态下沥青路面寿命的数学模型：Ｍ＝鲁×（鲁×瓮］×（瓮×瓮）×（等×瓮］×（瓮×瓮） ×（瓮×瓮］×（等×瓮）《等×瓮）×札札――实际路面结构参数下的路面累计期望车轴载 札――设计的累计车轴载坛――路基抗压变化，其它路面结构结构参数为设计值的影响下，路面累计期望车轴载}