一种确定水泥砼路面沥青罩面层铺装厚度的方法技术

本发明专利技术公开了一种确定水泥砼路面沥青罩面层铺装厚度的方法，计算水泥砼路面沥青罩面剪应力，并结合弹性多层体系管理理论获取水泥砼路面沥青罩面层剪应力数据，并将得到的剪应力数据与参考数据进行比较分析；进行室内试验，得到各层的自身抗剪强度和各层间抗剪强度的试验数据，并依据摩尔库伦准则得出罩面层抗剪包络曲线；对比剪应力数据和和试验数据，得到基于罩面层层间抗剪强度的铺装厚度取值。达到对水泥砼路面沥青罩面层间抗剪问题展开研究，从设计合理性的角度，针对目前加铺层由于抗剪能力不足而出现的种种问题，做出全面的分析研究，确定水泥砼路面沥青罩面层铺装厚度，保证加铺层的抗剪厚度的目的。

A method to determine the thickness of asphalt overlay on Cement Concrete Pavement

【技术实现步骤摘要】
一种确定水泥砼路面沥青罩面层铺装厚度的方法
本专利技术涉及道路建设
，尤其涉及一种确定水泥砼路面沥青罩面层铺装厚度的方法。
技术介绍
在现在的水泥砼路面沥青罩面设计中，无论是美国沥青协会(AI)的弯沉法、美国陆军工程师部队(COE)的不足厚度缺额法、美国AASHTO经验方法，还是《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40-2002)的方法都是针对路面反射裂缝的设计方法，主要控制参数为路面弯沉值和层间弯拉应力值，其并未对反应路面铺装层推移、脱落、拥包病害问题的层间抗剪强度问题作考虑，而恰恰此类问题有可能是造成众多道路病害的诱因(特别是山地城市道路)。另外在沥青铺装层结构组合设计时，规范只对所用材料、做法及厚度等方面作了指导性的说明，特别是在对厚度的控制上，只做了一个范围的推荐，并没有相对完整的理论指导水泥砼路面沥青罩面层结构设计，这给路面铺装的过早损坏埋下了隐患，将势必会对道路的耐久性带来严重的影响。因此，就有必要对水泥砼路面沥青罩面层间抗剪问题展开研究，从设计合理性的角度，针对目前加铺层由于抗剪能力不足而出现的种种问题，做出全面的分析研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种对水泥砼路面沥青罩面层间抗剪问题展开研究，从设计合理性的角度，针对目前加铺层由于抗剪能力不足而出现的种种问题，做出全面的分析研究的确定水泥砼路面沥青罩面层铺装厚度的方法。为实现上述目的，本专利技术采用的一种确定水泥砼路面沥青罩面层铺装厚度的方法，包括如下步骤：计算水泥砼路面沥青罩面剪应力，并结合弹性多层体系管理理论获取水泥砼路面沥青罩面层剪应力数据，并将得到的剪应力数据与参考数据进行比较分析；进行室内试验，得到各层的自身抗剪强度和各层间抗剪强度的试验数据，并依据摩尔库伦准则得出罩面层抗剪包络曲线；对比剪应力数据和和试验数据，得到基于罩面层层间抗剪强度的铺装厚度取值。其中，在计算水泥砼路面沥青罩面剪应力中：结合沥青路面上的轴对称垂直荷载和单向水平荷载数据，得到双圆复合荷载作用下n层体系中任意点的应力、应变和位移分量。其中，在剪应力数据与参考数据进行比较分析中：以双层体系为研究对象，并结合正常行驶和紧急制动两种载荷模式，获取剪应力空间分布规律。其中，在剪应力数据与参考数据进行比较分析中：在获取剪应力空间分布规律后，进行层间剪应力影响因素分析；其中，影响因素有以下四种工况：面层各层厚度对面层剪应力的影响、面层表面摩擦系数对面层剪应力的影响、车辆荷载对面层剪应力的影响和层间粘结状态对面层剪应力的影响。其中，在进行室内试验中：室内试验分为抗剪断试验和摩擦试验；其中，抗剪断试验采用快速加载法，将最大法向应力按等差级数分为4级，并分别施加于模拟路面的4个试件上；快速加载法为：先一次施加法向应力，迅速记录百分表读数，然后按预估最大剪切载荷的10％分级施加剪切载荷，荷载每施加一级后立即记录百分表读数，当加荷后引起的剪切变形超过前级变形值的1.5倍时剪切载荷减半施加，直至破坏，最后得出试验数据，且保持试验过程中法向应力不变。其中，在抗剪断试验后，将试件取出,并将剪断后的试件合上，放入烘箱中烘烤，然后取出进行摩擦试验；其中，摩擦试验分为常温摩擦试验和高温摩擦试验；摩擦试验中的试件可为SMA-13、粘结剂、C30混凝土组成的单层结构和SMA-13、粘结剂、AC-16I、粘结剂、C30混凝土组成的双层结构；粘结剂为乳化沥青粘结剂或环氧树脂粘结剂。其中，使用常温摩擦试验，并利用SMA-13试件的竖向正应力与抗剪强度的函数关系反应沥青抗剪强度；使用高温摩擦试验，并利用AC-16I试件的竖向正应力与抗剪强度的函数关系反应沥青抗剪强度；使用常温摩擦试验，并利用粘有乳化沥青粘接剂的试件的竖向正应力与抗剪强度的函数关系反应层间抗剪强度；使用常温摩擦试验，并利用粘有环氧树脂粘结剂的试件的竖向正应力与抗剪强度的函数关系反应层间抗剪强度。其中，在进行摩擦试验后，将四种不同工况下的粘结层的破坏形式进行对比，得到抗剪强度数据。其中，在得到抗剪强度数据后，结合双层铺装、正常行驶和紧急制动，并利用多组试样的抗剪强度确定罩面层抗剪包络曲线，然后利用罩面层抗剪包络曲线分析路面不同深度位置的剪切抗力变化趋势。其中，在对比剪应力数据和和试验数据，得到基于罩面层层间抗剪强度的铺装厚度取值中：依据标准荷载到超载400％的不同荷载作用下，双层沥青罩面层铺装厚度由8cm～14cm，铺装沥青层与混凝土层层间抗剪强度、剪应力的大小对比，得到基于罩面层层间抗剪强度的铺装厚度取值。本专利技术的有益效果体现在：通过计算水泥砼路面沥青罩面剪应力，并结合弹性多层体系管理理论获取水泥砼路面沥青罩面层剪应力数据，并将得到的剪应力数据与参考数据进行比较分析；进行室内试验，得到各层的自身抗剪强度和各层间抗剪强度的试验数据，并依据摩尔库伦准则得出罩面层抗剪包络曲线；对比剪应力数据和和试验数据，得到基于罩面层层间抗剪强度的铺装厚度取值。以此对水泥砼路面沥青罩面层间抗剪问题展开研究，从设计合理性的角度，针对目前加铺层由于抗剪能力不足而出现的种种问题，做出全面的分析研究，确定水泥砼路面沥青罩面层铺装厚度，保证加铺层的抗剪厚度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的确定水泥砼路面沥青罩面层铺装厚度的方法的整体流程图。图2是本专利技术的获取水泥砼路面沥青罩面层剪应力数据的流程图。图3是本专利技术的室内试验的流程图。图4是本专利技术的最大剪应力值竖向分布曲线图。图5是本专利技术的最大剪应力位置竖向分布曲线图。图6是本专利技术的双层体系不同厚度最大剪应力随深度变化曲线图(左：正常行驶，右：紧急制动)。图7是本专利技术的双层体系不同荷载状况最大剪应力随深度变化曲线图(左：正常行驶，右：紧急制动)。图8是本专利技术的双层体系不同粘结状态最大剪应力随深度变化曲线图(左：正常行驶，右：紧急制动)。图9是本专利技术的SMA-13、AC-16I试块的竖向正应力σ与抗剪强度τ关系曲线图。图10是本专利技术的改性乳化沥青、环氧树脂为粘结层，竖向正应力σ与抗剪强度τ关系曲线图。图11是本专利技术的抗剪包络曲线图。图12是本专利技术的双层体系抗剪包络曲线和剪应力曲线对比图。图13是本专利技术的双层体系抗剪强度、剪应力随超载大小变化曲线图。图14是本专利技术的从标准荷载到超载400％的不同荷载的曲线图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定水泥砼路面沥青罩面层铺装厚度的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n计算水泥砼路面沥青罩面剪应力，并结合弹性多层体系管理理论获取水泥砼路面沥青罩面层剪应力数据，并将得到的剪应力数据与参考数据进行比较分析；/n进行室内试验，得到各层的自身抗剪强度和各层间抗剪强度的试验数据，并依据摩尔库伦准则得出罩面层抗剪包络曲线；/n对比剪应力数据和和试验数据，得到基于罩面层层间抗剪强度的铺装厚度取值。/n

【技术特征摘要】
1.一种确定水泥砼路面沥青罩面层铺装厚度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
计算水泥砼路面沥青罩面剪应力，并结合弹性多层体系管理理论获取水泥砼路面沥青罩面层剪应力数据，并将得到的剪应力数据与参考数据进行比较分析；
进行室内试验，得到各层的自身抗剪强度和各层间抗剪强度的试验数据，并依据摩尔库伦准则得出罩面层抗剪包络曲线；
对比剪应力数据和和试验数据，得到基于罩面层层间抗剪强度的铺装厚度取值。


2.如权利要求1所述的确定水泥砼路面沥青罩面层铺装厚度的方法，其特征在于，在计算水泥砼路面沥青罩面剪应力中：
结合沥青路面上的轴对称垂直荷载和单向水平荷载数据，得到双圆复合荷载作用下n层体系中任意点的应力、应变和位移分量。


3.如权利要求1所述的确定水泥砼路面沥青罩面层铺装厚度的方法，其特征在于，在剪应力数据与参考数据进行比较分析中：
以双层体系为研究对象，并结合正常行驶和紧急制动两种载荷模式，获取剪应力空间分布规律。


4.如权利要求3所述的确定水泥砼路面沥青罩面层铺装厚度的方法，其特征在于，在剪应力数据与参考数据进行比较分析中：
在获取剪应力空间分布规律后，进行层间剪应力影响因素分析；
其中，影响因素有以下四种工况：面层各层厚度对面层剪应力的影响、面层表面摩擦系数对面层剪应力的影响、车辆荷载对面层剪应力的影响和层间粘结状态对面层剪应力的影响。


5.如权利要求4所述的确定水泥砼路面沥青罩面层铺装厚度的方法，其特征在于，在进行室内试验中：室内试验分为抗剪断试验和摩擦试验；
其中，抗剪断试验采用快速加载法，将最大法向应力按等差级数分为4级，并分别施加于模拟路面的4个试件上；
快速加载法为：先一次施加法向应力，迅速记录百分表读数，然后按预估最大剪切载荷的10％分级施加剪切载荷，荷载每施加一级后立即记录百分表读数，当加荷后引起的剪切变形超过前级变形值的1.5倍时剪切载荷减半施加，直至破坏，最后得出试验数据，且保持试验过程中法向应力不...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅翔，黄平，班宇鑫，谢强，王侠茜，曾彬，涂义亮，向茂铭，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50