瀝青材料土工實(shí)驗(yàn)總結(jié)

瀝青混合料是瀝青混凝土混合料和瀝青碎石混合料的總稱。一、瀝青混合料性能試驗(yàn)[1].瀝青混合料概述

由礦質(zhì)混合料（粗集料、細(xì)集料、填料）和粘結(jié)材料（瀝青）適當(dāng)比例拌合組成。主要包括瀝青混凝土混合料（AC）、瀝青碎石混合料(AM)。

[2].瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)

（1）高溫穩(wěn)定性（2）低溫抗裂性（3）耐久性（4）抗滑性（5）施工和易性[3].高溫穩(wěn)定性

①指瀝青混合料在夏季高溫（通常為60℃）條件下，經(jīng)車輛荷載長期重復(fù)作用后，不產(chǎn)生車轍和波浪等病害的性能。

評價(jià)方法：馬歇爾試驗(yàn)、車轍試驗(yàn)②馬歇爾試驗(yàn)

三項(xiàng)指標(biāo)：馬歇爾穩(wěn)定度、流值和馬歇爾模數(shù)。

馬歇爾穩(wěn)定度（MS）：指標(biāo)準(zhǔn)試件在規(guī)定溫度和加荷速度下，在馬歇爾儀中最大的破壞荷載，單位：kN。越大越好。

流值（FL）：達(dá)到最大破壞荷載時(shí)試件的垂直變形，單位：mm。越小越好。

馬歇爾模數(shù)（T）：計(jì)算得到，穩(wěn)定度除以流值的商，單位：kN/mm；可以間接地反映瀝青混合料的抗車轍能力。越大越好。

③車轍試驗(yàn)評價(jià)指標(biāo)：動(dòng)穩(wěn)定度

動(dòng)穩(wěn)定度：將瀝青混合料制成30Omm×30Omm×50mm的標(biāo)準(zhǔn)試件，在60℃溫度條件下，以一定荷載的輪子(輪壓0.7MPa)，在同一軌跡上作一定時(shí)間的反復(fù)行走，形成一定的車轍深度，然后計(jì)算試件變形1mm所需試驗(yàn)車輪行走的次數(shù)。越大越好。DS=[4].低溫抗裂性能

定義：瀝青混合料不出現(xiàn)脆裂、低溫縮裂、溫度疲勞等現(xiàn)象,以保證路面在冬季低溫時(shí)不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)。[5].耐久性

①瀝青混合料在外界因素長期作用下不破壞的性質(zhì)。與用量用材有關(guān)。②評價(jià)方法：馬歇爾試驗(yàn)。

評價(jià)指標(biāo)：空隙率、瀝青飽和度（或礦料間隙率）和殘留穩(wěn)定度等殘留穩(wěn)定度=浸水（48h）馬歇爾穩(wěn)定度/標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾穩(wěn)定度�？障堵剩嚎障堵手嘎访婊炷�土中集料之間的孔隙體積占混凝土總體積的百分率。

[6].制作瀝青混合料試件

儀器:瀝青混合料拌和機(jī)、試模、擊實(shí)儀（標(biāo)準(zhǔn)、自動(dòng)）、標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)臺(tái)、脫模器、烘箱、電子稱。螺絲刀、溫度計(jì)、其它。

試驗(yàn)方法：見土工試驗(yàn)。

[7].壓實(shí)瀝青混合料毛體積密度和其他物理指標(biāo)測定（見土工試驗(yàn)）[8].擊實(shí)試驗(yàn)表觀密度空隙率飽和度等的測定（土力學(xué)課本）[9].油石比：油石比是指瀝青混凝土中瀝青與礦料質(zhì)量比的百分?jǐn)?shù)，

t2-t1d2-d1c1c它是瀝青用量的指標(biāo)之一。它的用量高低直接影響路面質(zhì)量，油石比大（瀝青太多）則路面容易泛油，反之（瀝青太少）則影響強(qiáng)度和防水效果。

二、瀝青性能試驗(yàn)

[10].石油瀝青三大性質(zhì)及指標(biāo)

三大技術(shù)性質(zhì)：粘滯性、延性和溫度敏感性。三大指標(biāo)為：針入度、延度、軟化點(diǎn)。[11].針入度

針入度在規(guī)定溫度條件下，以規(guī)定質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)針經(jīng)過規(guī)定的時(shí)間貫入瀝青試樣的深度。

瀝青的針入度值愈大，表示瀝青的粘度愈小，瀝青就越軟。針入度指數(shù)越大，則粘度越好，高溫穩(wěn)定性能越好。越小越好。

方法概要：瀝青的針入度以標(biāo)準(zhǔn)針在一定的載荷、時(shí)間及溫度條件下垂直穿人瀝青試樣的深度表示，單位為1/10mm。[12].粘度

粘度，指在規(guī)定的溫度條件下，通過規(guī)定流孔直徑，流出50mL體積所需要的時(shí)間。時(shí)間越長，粘度越大。[13].延性

瀝青試件在一定溫度下以一定速度拉伸至斷裂時(shí)的長度。瀝青延度越大，其塑性變形越大，有利于低溫變形。采用延度大的瀝青筑路，使用壽命較長。越大越好。方法概要：將瀝青試樣制成8字形標(biāo)準(zhǔn)試件，采用延度儀，在規(guī)定拉伸速度和規(guī)定溫度下拉斷時(shí)的長度。[14].軟化點(diǎn)

試樣在測定條件下，鋼球因受熱而下墜達(dá)25mm時(shí)的溫度。越大高溫穩(wěn)定性越好。

隨著溫度升高，瀝青逐漸變軟，粘度降低。

方法概要：置于肩或錐狀黃銅環(huán)中兩塊水平瀝青圓片，在加熱介質(zhì)中以一定速度加熱，每塊瀝青片上置有一只鋼球。所報(bào)告的軟化點(diǎn)為當(dāng)試樣軟化到使兩個(gè)放在瀝青上的鋼球下落25mm距離時(shí)的溫度的平均值。

[15].脆點(diǎn)（低溫性能）

以一定速度降溫到開裂時(shí)的溫度。[16].耐久性-瀝青的老化

在各因素的綜合作用下瀝青會(huì)產(chǎn)生不可逆的化學(xué)變化，而導(dǎo)致工程性能逐漸劣化的過程稱為老化。

[17].閃點(diǎn)-瀝青加熱時(shí)很重要的指標(biāo)要求（另外還有燃點(diǎn)）

瀝青在加熱過程中揮發(fā)出的油會(huì)與周圍的空氣組成混合氣體，當(dāng)遇到火焰會(huì)發(fā)生閃火，此時(shí)的溫度稱為閃點(diǎn)。[18].其他性質(zhì)

溶解度、含蠟量、粘附性三、礦料各類物理性質(zhì)及試驗(yàn)

四、模量、性能介紹（高模量瀝青混凝土研究）回彈模量：指路基，路面及筑路材料在荷載作用下產(chǎn)生的應(yīng)力與其相應(yīng)的回彈應(yīng)變的比值，越大表示荷載一定時(shí)，垂直位移變形越小。

彈性模量：材料在彈性變形階段，其應(yīng)力和應(yīng)變成正比例關(guān)系。彎拉應(yīng)變：構(gòu)件在承受彎矩時(shí)的單位變形。

疲勞性能：在變動(dòng)應(yīng)力和應(yīng)變長期作用下，由于累積損傷而引起的斷裂現(xiàn)象。

彈性：物體受外力作用變形，除去作用力能恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)。塑性：是材料在某種給定載荷下產(chǎn)生永久變形而不破壞的能力；一般材料發(fā)生彈性變形和塑性變形，超過彈性極限則會(huì)產(chǎn)銷塑性變形。

動(dòng)態(tài)模量：材料在交變力場作用下任意時(shí)刻的應(yīng)力與應(yīng)變之比值。黏彈性材料的動(dòng)態(tài)模量是復(fù)數(shù)，包括彈性貢獻(xiàn)的實(shí)部和黏性貢獻(xiàn)的虛部。由于相位角的存在，即存在滯后現(xiàn)象，使應(yīng)變分成兩個(gè)部分，第一部分為彈性貢獻(xiàn)，與應(yīng)變成線性關(guān)系，第二部分為粘性貢獻(xiàn)，與應(yīng)變速率成線性關(guān)系；外摻劑能夠降低相位角，使瀝青混合料的行為接近彈性，提高動(dòng)態(tài)模量，有利于路面變形的恢復(fù)。

擴(kuò)展閱讀：土工合成材料在低造價(jià)路面中

西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目合同號(hào)：201*31800046

土工合成材料在低造價(jià)路面中

的應(yīng)用研究

研究報(bào)告簡本

長沙理工大學(xué)201*年7月

研究報(bào)告簡本

本項(xiàng)目主要針對低造價(jià)瀝青路面結(jié)構(gòu)類型、應(yīng)用土工合成材料處治低造價(jià)瀝青路面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析、應(yīng)用于低造價(jià)瀝青路面的土工合成材料技術(shù)要求、土工合成材料處治低造價(jià)瀝青路面基層設(shè)計(jì)方法和土工合成材料處治低造價(jià)瀝青路面基層施工技術(shù)等五個(gè)主要方面展開研究。其中，緊緊圍繞應(yīng)用土工合成材料處治低造價(jià)瀝青路面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析這一核心問題，結(jié)合工程應(yīng)用和室內(nèi)外試驗(yàn)，著重研究了應(yīng)用土工合成材料改善瀝青路面結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度和承載能力（包括抗疲勞等長期性能）的機(jī)理。通過系列的調(diào)研、試驗(yàn)和理論分析，總結(jié)提出了土工合成材料處治、加固低造價(jià)瀝青路面底基層、基層及面層的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及相應(yīng)的施工技術(shù)。

研究報(bào)告包括七章和一個(gè)應(yīng)用指南。

第一章低造價(jià)瀝青路面結(jié)構(gòu)類型及其土工合成材料潛在作用

詳細(xì)地總結(jié)分析了國內(nèi)外低造價(jià)瀝青路面的結(jié)構(gòu)類型，認(rèn)為土工合成材料設(shè)置在基層與土基之間影響路基土與粒料基層的水穩(wěn)定性、粒料基層的土污染、基層的整體性及其承載力；設(shè)置在基層與面層之間時(shí)影響瀝青面層的疲勞開裂、半剛性基層瀝青路面的反射裂縫、瀝青路面的車轍。土工合成材料在低造價(jià)瀝青路面中的潛在作用可以概括為三類主要作用：加筋，隔離與防滲。

第二章試驗(yàn)路鋪設(shè)方案、施工與測試

介紹了試驗(yàn)路基本情況、瀝青路面結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方案、現(xiàn)場施工、原材料及各結(jié)構(gòu)層性質(zhì)試驗(yàn)、現(xiàn)場試驗(yàn)檢測。

試驗(yàn)路選在張家界至羅依溪二級(jí)公路K45+500～K45+980段，其中填方200米，挖方280米。試驗(yàn)路按照不同的基層材料（級(jí)配碎石、水泥穩(wěn)定碎石）、是否鋪設(shè)土工合成材料、不同類型土工合成材料（土工格網(wǎng)、防滲土工布、防裂土工布）、土工合成材料不同的鋪設(shè)位置（基層和底基層之間、基層與面層之間）的有限組合共分11個(gè)方案鋪設(shè)，面層統(tǒng)一采用2.5cm細(xì)粒式瀝青混凝土＋4cm熱拌瀝青碎石。

試驗(yàn)路于201*年10月底通車運(yùn)行，跟蹤觀測的結(jié)果表明，整個(gè)試驗(yàn)路段使用狀況良好。

第三章粒料層回彈模量非線性模型及其參數(shù)反算

采用確定性優(yōu)化反算方法，針對承載板多級(jí)非線性荷載，模擬承載板測路面彎沉的過程，編制了非線性有限元計(jì)算程序，對柔性路面結(jié)構(gòu)層材料特性反算進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，主要成果包括:

（1）在增量計(jì)算時(shí)引入迭代加速技術(shù)，改進(jìn)高斯求解過程，有效地加快了計(jì)算速度；引入局部應(yīng)力磨平技術(shù)，以及增量法的多階自校正技術(shù)，極大的提高了非線性計(jì)算的精度，取得良好效果。

（2）采用了改進(jìn)的非線性最小二乘優(yōu)化方法－Marquardt法，并且針對本問題對該方法進(jìn)行了相應(yīng)改進(jìn)，包括對病態(tài)矩陣判定條件以及靈敏度矩陣修正系數(shù)的轉(zhuǎn)換，在將該方法引入本問題以后，由于實(shí)現(xiàn)了二階近似，收斂穩(wěn)定性得到提高，收斂速度顯著加快。

（3）經(jīng)過多種材料非線性本構(gòu)模型的比選，最后選擇了適應(yīng)性較強(qiáng)的三參數(shù)模型來模擬碎石土、碎石基層材料的非線性性質(zhì)。實(shí)際計(jì)算證明，該模型對反算材料性質(zhì)模擬效果較好，反算彎沉與實(shí)測彎沉吻合程度高，能夠滿足工程中的實(shí)際需求。

（4）在選定的試驗(yàn)路段上，隨著施工的進(jìn)展，在路基、底基層、基層上分別進(jìn)行了承載板彎沉檢測，并且利用計(jì)算機(jī)模擬該過程進(jìn)行了材料非線性特性參數(shù)反算。實(shí)際應(yīng)用情況表明，靜力線彈性反分析方法得到的結(jié)果在某些情況下明顯不合理，而考慮應(yīng)力非線性特性則可以給出合理的解答。

（5）結(jié)合反算所得數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，校核了參數(shù)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，探討了承載板下的路面結(jié)構(gòu)層模量非線性分布規(guī)律：

第四章土工合成材料加筋瀝青路面的作用機(jī)理分析

1、進(jìn)行了土工合成材料加筋瀝青砼試件疲勞損傷試驗(yàn)及分析

這一部分主要工作及結(jié)論包括：

①瀝青路面分析儀（APA）往返輪載疲勞試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果表明，土工布、玻璃纖維格柵加筋措施能顯著地提高瀝青混凝土梁式試件的疲勞壽命。

②采用有限元方法確定了APA梁式試件跨中應(yīng)力分布，并結(jié)合彎曲試件疲勞損傷損傷演化方程，計(jì)算得到瀝青材料疲勞損傷模型中的特征參數(shù)。

③提出APA梁式試件力學(xué)模型，根據(jù)所得到的疲勞損傷特征參數(shù),采用損傷力學(xué)有限元方法,模擬計(jì)算APA梁式試件的疲勞損傷斷裂過程,分析試件疲勞損傷過程中的彎拉應(yīng)力、跨中位移、損傷變量、裂紋擴(kuò)展速率等的變化規(guī)律，預(yù)測瀝青混合料試件失穩(wěn)斷裂時(shí)的裂紋長度，并比較加筋材料的加筋效果。疲勞壽命的數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。證明了在APA試件彎曲疲勞試驗(yàn)情況下所提出的瀝青混合料疲勞損傷模型的有效性。

④關(guān)于疲勞裂紋形成階段和擴(kuò)展階段的疲勞壽命分析指出，對于APA彎曲梁試件，其疲勞裂紋擴(kuò)展階段的疲勞壽命約為裂紋形成階段的疲勞壽命的兩倍。2、進(jìn)行了土工合成材料加筋瀝青路面疲勞損傷壽命分析

得到如下結(jié)論：

（1）對于級(jí)配碎石柔性基層瀝青路面，可在較薄的碎石基層底部或較厚的碎石基層內(nèi)部鋪設(shè)土工加筋材料，以改善碎石基層的支承剛度；在碎石基層與瀝青面層之間鋪設(shè)土工加筋材料，以提高瀝青面層抗裂能力，從而延長級(jí)配碎石基層瀝青路面的疲勞斷裂壽命。在條件允許范圍內(nèi)，應(yīng)盡量選用抗拉能力強(qiáng)的土工加筋材料，以充分發(fā)揮其加筋延長瀝青路面使用壽命的作用。

（2）對于半剛性基層瀝青路面，可在瀝青面層與半剛性基層之間鋪設(shè)防裂土工材料，以延緩半剛性基層疲勞裂縫發(fā)展速率，延長瀝青路面使用壽命。第五章土工合成材料在低造價(jià)瀝青路面中的應(yīng)用原理與設(shè)計(jì)方法

系統(tǒng)地總結(jié)了土工合成材料在低造價(jià)瀝青路面中所發(fā)揮的抗疲勞開裂、車轍和反射裂縫等各類作用，闡述了各類作用中土工合成材料的應(yīng)用原理，并提出了有關(guān)的設(shè)計(jì)思路和方法以及對土工合成材料的技術(shù)要求。主要研究工作包括：

(1)土工合成材料改善低造價(jià)瀝青路面抗疲勞破壞性能

①將土工加筋材料布置在路基與基層之間、基層與面層之間，以發(fā)揮其加筋作用，加強(qiáng)粒料基層結(jié)構(gòu)和疲勞損壞過程中路面結(jié)構(gòu)的整體性，提高使用過程中路面結(jié)構(gòu)層的支承剛度與強(qiáng)度。

對于半剛性基層瀝青路面，若將土工加筋材料布置在路基與半剛性基層之間，其作用是降低半剛性基層疲勞起裂以后的應(yīng)力水平、從而延長半剛性基層疲勞開裂壽命，以及控制半剛性基層疲勞裂縫向上擴(kuò)展的速率、從而延長瀝青路面整個(gè)結(jié)構(gòu)開裂破壞的疲勞壽命。欲明顯改善半剛性基層瀝青路面疲勞壽命、減薄半剛性基層厚度，需要選用更為高強(qiáng)的土工加筋材料。此時(shí)，可以先按照《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》設(shè)計(jì)未鋪設(shè)土工加筋材料的半剛性基層厚度，再除以對應(yīng)的半剛性基層加筋厚度折減系數(shù)k1，作為鋪設(shè)土工加筋材料半剛性基層的設(shè)計(jì)厚度。

對于柔性路面，若將土工加筋材料布置在路基與粒料基層之間，除了增強(qiáng)粒料基層和路基土的側(cè)向約束作用之外，還可將荷載擴(kuò)散到更大范圍，以及在抗車轍或軟基等情形時(shí)提供向上的張力、降低路基頂面荷載壓力，從而提高路基和粒料基層的承載能力。設(shè)計(jì)時(shí)，可將未鋪設(shè)土工加筋材料的粒料基層設(shè)計(jì)厚度除以柔性基層加筋厚度折減系數(shù)k2，作為應(yīng)用土工加筋材料的粒料基層厚度。根據(jù)本項(xiàng)目研究和相關(guān)的試驗(yàn)研究，將土工加筋材料鋪設(shè)在路基與粒料基層之間時(shí)，發(fā)揮其加筋作用的粒料基層的適宜厚度應(yīng)在20-30cm以內(nèi)，與加筋材料的特性有關(guān)。若加筋材料張拉模量高，可適用于較厚的粒料基層。

對于柔性路面，若將土工加筋材料布置在粒料基層與瀝青面層之間，根據(jù)疲勞損傷模擬分析，土工加筋作用表現(xiàn)為在瀝青面層底部開裂后抑制裂縫向上擴(kuò)展速率。可暫時(shí)按常規(guī)的無筋的柔性路面進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后將粒料基層的設(shè)計(jì)厚度除以厚度折減系數(shù)（一般設(shè)計(jì)時(shí)已知瀝青厚度，將粒料基層作為設(shè)計(jì)層）。這一粒料基層厚度折減系數(shù)可取為1.1。

②通過土工合成材料的隔離與防滲作用，改善粒料基層與路基的水穩(wěn)定性，保證使用過程中它們的支承剛度和強(qiáng)度不受到水的不利影響。

當(dāng)土工合成材料起隔離作用時(shí)，應(yīng)選擇土工織物類材料。在路基路面排水條件良好的情況下，可考慮選擇土工格網(wǎng)。它可防止粒料基層或路基中的細(xì)集料進(jìn)入路基或基層內(nèi)造成土污染，避免所進(jìn)入的結(jié)構(gòu)層滲透性和水穩(wěn)定性下降。

將防滲土工布（防裂土工布）鋪設(shè)在瀝青面層與基層或基層與路基之間，可改善路基路面內(nèi)部水環(huán)境，及時(shí)疏導(dǎo)排除路基內(nèi)部水分，避免路基抗變形能力降低。對于有地下水冒出的挖方路段，在路基頂面鋪設(shè)防滲土工布，成效顯著。

(2)應(yīng)用土工合成材料防治低造價(jià)瀝青路面車轍，可將之布置在兩種層位達(dá)到其目的。一是將土工合成材料設(shè)置在基層與路基之間，可以改善結(jié)構(gòu)支承剛度、降低路基頂面壓應(yīng)變，從而減少車轍的應(yīng)用情形之外；一是將土工合成材料布置在瀝青面層與粒料基層之間，可進(jìn)一步改善瀝青路面抗車轍能力。

借助Giroud等人對未加鋪整體性面層的粒料路面的車轍問題的解決方法，應(yīng)用地基承載力理論和交通荷載動(dòng)態(tài)效應(yīng)經(jīng)驗(yàn)公式，對本項(xiàng)目研究對象，提出了應(yīng)用土工合成材料防治低造價(jià)瀝青路面車轍的設(shè)計(jì)方法。

可根據(jù)所提供的方法進(jìn)行兩類設(shè)計(jì)。一是先選定土工合成材料類型，根據(jù)其抗拉強(qiáng)度，設(shè)計(jì)基層厚度；一是先設(shè)定結(jié)構(gòu)層厚度，計(jì)算土工合成材料需要提供的張力，據(jù)此選擇土工合成材料類型。并據(jù)此探討了試驗(yàn)路應(yīng)用土工合成材料防治瀝青路面車轍的合理性。

(3)土工合成材料（土工布、玻璃纖維格柵等）在防止反射裂縫時(shí)所發(fā)揮的力學(xué)效應(yīng)主要包括：軟弱夾層作用（應(yīng)力吸收薄膜），可增大基層內(nèi)的垂直裂縫沿界面向水平方向發(fā)展的可能性，從而延緩裂縫反射到路表的時(shí)間；橋聯(lián)作用，裂縫進(jìn)入瀝青混凝土面層后，土工合成材料將使開裂斷面具有一定的抗彎拉能力，減少裂縫張開變形，降低裂縫尖端的拉應(yīng)力集中；嵌鎖咬合作用，將提高開裂斷面抗剪切傳荷能力，降低裂縫尖端的剪應(yīng)力集中。

第六章土工合成材料應(yīng)用于低造價(jià)瀝青路面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

分析表明，如果在泥結(jié)碎石底基層與級(jí)配碎石基層之間鋪設(shè)土工格網(wǎng)，可以節(jié)約造價(jià)7.6萬元/公里；如果在級(jí)配碎石基層與面層之間鋪設(shè)防裂土工布，可以節(jié)約造價(jià)2.23萬元/公里；如果在挖方路段路基與水泥穩(wěn)定碎石基層之間設(shè)置防滲土工布，可以節(jié)約造價(jià)1.52萬元/公里。

試驗(yàn)路段的使用情況和效益分析都表明，土工合成材料在低造價(jià)瀝青路面的應(yīng)用就技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性而言是可行的，可以起到降低工程造價(jià)、延長使用壽命的作用，有推廣應(yīng)用價(jià)值。

第七章結(jié)論與建議

對項(xiàng)目研究的主要成果進(jìn)行了概括，主要研究成果包括：

(1)通過廣泛調(diào)研分析，總結(jié)提出了低造價(jià)瀝青路面結(jié)構(gòu)形式以及適宜的結(jié)構(gòu)層厚度。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合土工合成材料的功能，首次系統(tǒng)地探討了土工合成材料在低造價(jià)瀝青路面結(jié)構(gòu)中的潛在作用，提出了土工合成材料作用發(fā)揮中所涉及的低造價(jià)瀝青路面結(jié)構(gòu)問題以及技術(shù)難點(diǎn)，為項(xiàng)目的開展提供了研究思路。

(2)根據(jù)湖南省公路建設(shè)實(shí)際情況，選擇張家界-羅依溪公路瀝青路面作為試驗(yàn)工程，制定了瀝青路面結(jié)構(gòu)方案、試驗(yàn)路施工技術(shù)方案及試驗(yàn)檢測方案，并結(jié)合試驗(yàn)工程施工進(jìn)度，進(jìn)行了現(xiàn)場承載板試驗(yàn)等試驗(yàn)檢測。近兩年的跟蹤觀測表明，項(xiàng)目至今成功地應(yīng)用土工合成材料解決了低造價(jià)瀝青路面存在的結(jié)構(gòu)問題。

(3)首次針對承載板多級(jí)非線性荷載特點(diǎn)，采用確定性優(yōu)化反算方法，包括引入Aitken迭代加速技術(shù)、改進(jìn)非線性最小二乘法優(yōu)化方法－Marquardt法，模擬承載板檢測路面彎沉的過程，開發(fā)了基于非線性有限元的粒料層回彈模量非線性模型參數(shù)反算程序，結(jié)合試驗(yàn)工程的路基、底基層和基層頂面現(xiàn)場承載板彎沉檢測，對粒料層回彈模量非線性模型參數(shù)反算問題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究分析。同時(shí)，探討了承載板下的路面結(jié)構(gòu)層模量非線性分布規(guī)律。

(4)利用美國SHRP開發(fā)的瀝青路面分析儀（APA）進(jìn)行室內(nèi)瀝青混凝土疲勞損傷試驗(yàn)，并采用疲勞損傷力學(xué)理論與方法開展了土工合成材料加筋瀝青混凝土試件疲勞損傷室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)值仿真模擬分析，為后續(xù)機(jī)理分析與設(shè)計(jì)方法的提出提供了試驗(yàn)依據(jù)和疲勞損傷分析方法。

(5)首次建立了加筋和無筋狀態(tài)下無結(jié)合料粒料基層和半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)疲勞損傷分析模型，針對試驗(yàn)路不同結(jié)構(gòu)方案開展了瀝青路面結(jié)構(gòu)疲勞損傷演化過程模擬分析，探討了不同結(jié)構(gòu)類型瀝青路面的破壞形式和土工合成材料處治機(jī)理，為后續(xù)長期效益分析提供了理論基礎(chǔ)和試驗(yàn)依據(jù)。

(6)根據(jù)調(diào)研與項(xiàng)目研究，首次系統(tǒng)地總結(jié)了土工合成材料在低造價(jià)瀝青路面中所發(fā)揮的抗疲勞開裂、車轍和反射裂縫等各類作用，闡述了各類作用中合理應(yīng)用土工合成材料的原理，并提出了有關(guān)的設(shè)計(jì)思路和方法以及對土工合成材料的技術(shù)要求。

(7)針對布置在低造價(jià)瀝青路面中不同層位的土工合成材料防治路面車轍的作用特點(diǎn)，借助Giroud等人對未加鋪整體性面層的粒料路面的車轍問題的解決方法，綜合應(yīng)用地基承載力理論和交通荷載動(dòng)態(tài)效應(yīng)經(jīng)驗(yàn)公式，首次提出了應(yīng)用土工合成材料防治低造價(jià)瀝青路面車轍的設(shè)計(jì)方法。并據(jù)此探討了試驗(yàn)路應(yīng)用土工合成材料防治瀝青路面車轍的合理性。

(8)根據(jù)瀝青路面結(jié)構(gòu)的疲勞壽命預(yù)測和承載能力分析等，分析了應(yīng)用土工合成材料的直接效益和長期效益。在此基礎(chǔ)上，開展了應(yīng)用土工合成材料處治低造價(jià)瀝青路面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析。最后，研究報(bào)告還根據(jù)理論分析和室內(nèi)外試驗(yàn)研究的結(jié)果，從材料選擇與設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)方法和步驟以及施工注意事項(xiàng)等多方面提出了土工合成材料在低造價(jià)瀝青路面中的應(yīng)用指南。

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