高速公路车辙衰减趋势的探讨.doc

高速公路车辙衰减趋势的探讨 王恩涛,王 阔,刘思峰 摘 要: 通过车辙检测数据的分析,总结了车辙的衰减趋势,并通过室内芯样的模量、蠕变、筛分试验和不同结构层的变形对比,进一步论证了车辙衰减的内在原因。 关键词: 车辙；趋势；动态模量；蠕变 1 前言 通过对我省高速公路检测数据的分析,目前车辙现象十分普遍,而且出现的非常早,即便后期建设通车的路面抗滑层普遍采用了改性沥青的SMA路面,车辙现象也非常普遍。例如沈山高速公路2004和2005年对路面重新维修后(行车道抗滑层采用SMA结构),到目前为止,部分路段行车道的车辙又非常严重,表1是2008年沈山高速公路的车辙检测数据,可以看出,边行车道车辙评定值超过10mm的路段占全线左右幅分别为74.8%和82.2%,超过20mm的路段分别为18.2%和18.4%；中间行车道超过10mm的路段也达到了45.8%和27.4%。再如沈大高速公路,2004年竣工通车,目前边行车道的车辙已经比较严重,表2是2009年沈大高速??路的车辙检测数据,可以看出,第四车道车辙深度超过10mm的路段占全线左右幅分别为22.7%和36.0%,尤其是右幅,第四车道超过20mm的路段占5.4%,第三行车道超过10mm的路段占全线也已经达到24.5%。 2 车辙增长趋势分析 下面是对我省高速公路车辙现象比较严重的沈阳环城(右幅 K70～K81、K0～K5)、沈铁(右幅K1～K30)、盘海营高速公路(左幅HK55～HK75)历年车辙检测数据的分析。 通过分析发现当车辙深度小于10mm时,车辙深度缓慢增长,在接近10mm时,车辙增长速度就明显加快,这说明车辙深度以10mm为一个分界点,超过10mm车辙就将进入快速增长阶段,将以上几条高速公路局部路段的车辙增长趋势绘制成图1～图3。 3 室内试验分析 2008年结合养护方案的制定,我们在沈山高速公路进行了钻芯取样,通过不同车辙深度路面沥青混凝土模量、蠕变、不同结构层变形,以及混合料配合比室内试验的对比,分析了不同车辙深度沥青路面未来车辙的发展趋势。 在沈阳至山海关高速公路分别选取了六个典型断面, 选取A、B、C、D四个断面进行了45℃的动态模量和动态蠕变试验以及中、下面层混合料抽提试验。选取E、F断面进行了试件变形对比分析。 3.1 钻芯取样 芯样的取样位置、车辙深度等详细情况见表3。 3.2 动态模量试验 高温状态下45℃、频率为10Hz时的动态模量试验得到所有数据如表4所示。 从表4不同芯样45、10Hz下的动态模量对比可以看出,车辙大的芯样动态模量小,车辙小的芯样动态模量大,也就是说,车辙小的路面抗车辙能力强,反之则弱。 这里我们选择模量试验的温度为45℃,是结合省厅“高性能沥青路面 Superpave应用技术研究?以及交通部!高模量沥青混凝土应用技术研究”两个项目的研究成果,沈山高速公路路面中面层的温度一般在45℃左右。选用荷载频率为10Hz,是因为加载频率为10Hz时,可以模拟行车速度为70～80km/h的路面动态模量。 3.3 重复加载永久变形试验 采用45℃正弦加载条件,对各个芯样进行重复加载永久变形试验(Flow Number)。将重复加载永久变形试验过程中各数据点分别以直线方程形式拟合,得到微应变变化率,微应变变化率是指蠕变曲线中直线段部分的变化率,能够定性的反应重复加载永久变形试验过程中微应变随加载次数的变化速率。微应变变化速率大,抗变形能力较差。拟合结果列于表5。 由表5可知,微应变变化速率随车辙深度的减小而变小,证明车辙小的沥青路面抗车辙的能力较强,车辙发展速度较慢,反之车辙深度越大其车辙的发展速度越快。这个结论与模量试验反应的不同车辙深度车辙的增长速度一致。 3.4 ??料筛分结果 进行动态模量和蠕变试验后,又对取样的试件中、下面层混合料进行了抽提筛分试验。从A、B、C、D四个断面的试验结果看,经过几年的通车运营,路面中、下面层级配发生了不同程度的变化,车辙大的位置混合料偏细,证明在行车荷载的作用下,混合料中的石料被不同程度的磨损、破坏。 3.5 试件变形对比分析 E、F断面的芯样不同位置各结构层的厚度测量数据见表6。 从表6的数据可以看出,SMA表面层厚度变化不明显,中面层车辙低点路面发生了明显的变形,同比硬路肩的中面层减少了44.2%,特别是车辙深处表现更为明显,下面层变化幅度也不大。 4 结论 本文通过对我省高速公路重点观测路段车辙增长趋势的分析,找出车辙快速增长的拐点,结合车辙处路面芯样的模量、蠕变、筛分及不同结构层厚度的变化情况的室内试验分析, 发现室内试验分析与车辙数据增长趋势一致。