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长寿命路面疲劳寿命预测的频域分析方法
发布时间:2022年05月21日

长寿命路面概述

长寿命路面是当前路面的新型发展趋势,近些 年来长寿命路面已经成为世界各国研究的热点。长 寿命路面(LLAP)是指路面设计寿命超过 40 年, 相对于现有的路面,其日常养护要求总费用更低的 路面结构 [1]

欧洲学者在 19 世纪 90 年代提出了长寿命路 面的理念,该理念先应用于英国 [2],随后在日 本得到了应用和发展。日本研究者普遍认为长寿命 路面是使用性能高于常规路面性能一倍以上,结构 平均寿命在 50 年左右的长期使用路面,简称 LSP (Long Service Pavement)[3]

被广大学术界认可的长寿命路面基本结构 [4]一般按如下功能分层设置:①高受力区域,位于轮 载下 100 ~ 150 mm 处,是车辙、龟裂等各种损坏发 生的主要区域。② 高质量沥青混凝土区域,位于 面层下 40 ~ 75 mm 处。此部分的表面构造深度应 满足车辆行驶要求,而且应该具有良好的抗车辙 性。③中间分散区域由沥青混凝土构成,厚度为 100 ~ 175 mm。此区域起到连接过渡作用,荷载在 此区域被高刚度的沥青混凝土扩散,进而产生较 好的抗车辙功能。④疲劳消散区域,位于热拌沥 青混合料(HMA)基层下 75 ~ 100 mm 处,该区 域是疲劳影响较大的部位。为了减小疲劳的影响, 此功能层一般由刚度小、耐疲劳的抗水沥青混凝 土构成。⑤ 易破坏区域,一般在 HMA 基层底部, 该区域产生最大的拉应变,最易发生疲劳破坏。 为了防止路面过早出现结构性损坏,控制沥青层 自下而上的疲劳开裂,需要重点控制该区域的弯 拉应变。 2005 年,由沙庆林院士主持、长沙理工大学承 担的“重载交通长寿命沥青路面关键技术研究”被 列入西部交通建设科技项目,具有重要的启示意义。

2005 年 10 月,在国家交通运输部制定的十大科技 攻关项目中,“长寿命路面结构”被列在第一位。长 安大学的王选仓教授提出的“刚柔并济、优势互补” 的长寿命路面结构被工程界较多采用。

综合以上的研究,目前国内外学术界和工程界 均认可的长寿命路面设计使用年限为 40 年。长寿 命路面一般应具备以下特点:40 年以上的设计使用 寿命;在设计寿命期间,路面结构一般能够保证使 用要求,不会发生损坏,对路面表层发生的常规性 损坏进行常规维修即可,主要承重层的大修一般不 会发生或者很少出现;在全寿命周期内,建设费用 (路面厚度较大)可能会偏高,但维修费用低,因此, 综合费用最经济。