1、我國高等級公路瀝青路面目前普遍存在早期破壞現(xiàn)象。路面病害的主要形式是疲勞開裂和車轍。這些破壞除了與路面施工和材料有關(guān)外，還與我國采用單一的路面結(jié)構(gòu)相關(guān)。如何從路面結(jié)構(gòu)入手，找到解決瀝青路面早期破壞的有效途徑，顯得尤為重要。 為此本文采用有限元方法，分析了大粒徑瀝青混凝土材料在路面結(jié)構(gòu)中受車輛荷載作用下的響應(yīng)，得到大粒徑瀝青混凝土在路面結(jié)構(gòu)中的受力特點及其在不同條件下的路面響應(yīng)變化規(guī)律。 然后在分析研究瀝青混合料不同級配理

2、論的基礎(chǔ)上，針對大粒徑瀝青混合料擬定出五種級配(面層兩種，基層三種)，采用不同的成型方式進行試驗，系統(tǒng)地比較研究不同設(shè)計方法下大粒徑瀝青混合料的路用性能。 同時，結(jié)合現(xiàn)有瀝青混合料組成設(shè)計方法，提出適合于我國國情的大粒徑瀝青混合料配合比設(shè)計方法。 由于級配良好的大粒徑瀝青混凝土比一般瀝青混合料有相對較高的彈性模量。使用大粒徑瀝青混凝土的路面結(jié)構(gòu)在同等荷載作用下明顯比使用一般瀝青混合料的路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的路表彎沉和應(yīng)變小，對變

3、形的抵抗能力強。隨著大粒徑混凝土層厚度增加，可以明顯降低各層底的應(yīng)力。 有限元分析表明： 一定范圍內(nèi)土基彈性模量的變化對路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)的最大剪應(yīng)力和彎拉應(yīng)力的影響不十分明顯，但對結(jié)構(gòu)的路表彎沉有很大的影響，相對于別的路面層位的模量變化基層模量的變化對彎沉的影響較大。各層位的模量變化對應(yīng)變的影響相對于對應(yīng)力的影響要顯著。 這表明采用大粒徑瀝青混凝土這種高彈性模量的結(jié)構(gòu)層，對減小路面彎沉具有顯著的作用。材料泊松比的變化

4、對水平應(yīng)力的影響較明顯，而對豎向壓應(yīng)力和剪應(yīng)力的影響不大。 首次基于彈塑性理論，分析了大粒徑瀝青混凝土的受力特點，表明LSAM使路面材料的塑性變形大大降低，從而大大提高了路面結(jié)構(gòu)的使用壽命。路面的塑性應(yīng)變與荷載大小呈線性關(guān)系，荷載越大，塑性應(yīng)變越大。 通過室內(nèi)實驗，對不同級配大粒徑瀝青混合料級配設(shè)計方法和路用性能進行了研究。結(jié)果表明對于面層混合料，體積設(shè)計法設(shè)計的級配A除了抗疲勞性能較差外，其余路用性能良好，適用于四季溫

5、差大的地區(qū)作中下面層使用。基層混合料中，級配E綜合性能最優(yōu)，級配C、D次之，且隨著最大公稱粒徑的增加，成型時混合料離析現(xiàn)象較嚴(yán)重。 針對五種大粒徑瀝青混合料級配，首次采用GTM設(shè)計法確定最佳瀝青用量，結(jié)果表明：GTM設(shè)計法得到的混合料最佳油石比、礦料間隙率、空隙率小于大馬歇爾法得到的混合料，試件標(biāo)準(zhǔn)密度、穩(wěn)定度大于大馬歇爾法。因而GTM設(shè)計得到的混合料各路用性能優(yōu)于大馬歇爾設(shè)計法的，尤其高溫穩(wěn)定性能。 針對大粒徑瀝青混合

6、料級配易離析的現(xiàn)狀，自行開發(fā)了評價L.SAM離析的試驗裝置，首次采用△∑Pi(前后料倉混合料集料通過率之差)來評估離析。當(dāng)△∑Pi處于0～100時，混合料沒有離析或者輕微離析；處于100～200時，混合料中等程度離析；大于200時，混合料嚴(yán)重離析。 通過室內(nèi)系統(tǒng)的模擬施工實驗，分析了LSAM混合料的施工特性。結(jié)果表明隨著大粒徑瀝青混合料灘鋪厚度增大，混合料表面降低到終壓溫度需要的時間延長，儲存熱量多，易施工碾壓，且LSAM混合料