交通部联合攻关计划项目课题编号：2005353342200各位领导、同志们上午好！
交通部联合攻关计划项目课题编号：2005353342200山东永久性沥青路面试验路介绍报告人：山东省交通厅公路局杨永顺研究员
报告内容CONTENT1、立项背景2、技术路线及主要研究内容3、创新点及关键技术4、推广应用及社会经济效益5、推动行业科技进步的作用6、相关知识产权及他人评价
一立项背景我国高速公路发展现状截至2008年底，我国高速公路通车里程超过6万公里，居世界第二位；根据国家规划，至2020年还有万公里高速公路待建。早期修建的高速公路相继进入大修改建期，其规模将超过新建规模。
一立项背景存在的主要问题纵、路横向面裂结缝构长期使用性能不网裂足，早期损坏维修频繁。唧浆车辙
一立项背景BACKGROUD
一立项背景BACKGROUD设计寿命短，需要周期性重建“按10年一大修计，每年6000到7000公里的高速公路需大修，其规模达到甚至超过目前高速公路在建的规模，我们不仅要面临巨大的资金压力，更要面临巨大的社会压力”—李盛霖
一立项背景BACKGROUD道路维修，堵塞严重；废料多，资金、资源浪费，污染环境四车道高速公路每公里将产生万方垃圾。以全国每年维修1万公里计，产生亿方，而重建的直接费近500亿元。
一. 立项背景2、我国高速公路存在的问题及原因分析出现问题的原因是多方面的，但主要是：1）设计原因：设计理论和方法问题，道路交通轴载水平、设计指标及参数、破坏状态与实际不符；2）管理原因:施工质量不高，养护不及时，管理不到位，超限超载严重等；3）外界因素：恶劣气候（极端高温、强降雨、冰雪灾害、）等；4）其他原因
一立项背景 产生问题的原因交通量增长快重载、超载严重
一立项背景BACKGROUD高温极端气候条件频现冰冻暴雨
一立项背景BACKGROUD现行沥青路面设计方法存在的主要问题路面设计指标与破坏状态不符结构设计寿命短需周期性重建结构形式单一荷载和设计荷载与实际荷载不符环境环境条件与结构设计脱节力学材料设计与结构设计参数无关联响应材料设计参数与结构使用性能脱节使用实际受力状态难以检测性能理论计算与实际受力状态不符
一立项背景BACKGROUD山东省交通厅于2005年立项，对永久性沥青路面进行研究；同年，被列为交通部联合攻关项目（2005353341200）。主要研究单位：山东省交通厅公路局山东省交通科学研究所山东省公路建设集团有限公司山东省滨州市公路管理局项目起止时间：2004年11月~2008年12月
二技术路线及研究内容TECHNICAL ROUTEANDCONTENTS永久性路面理念永久性沥青路面磨耗层设计寿命40年以上抗车辙层损坏仅发生在面层顶部使用期无结构维修抗疲劳层维修：表面功能恢复（8-10年）土基路面结构可长期使用传统沥青路面沥青层设计寿命15年结构内部损坏半刚性基层底基层结构性维修周期性重建土基路面结构不能长期使用
二技术路线及研究内容TECHNICAL ROUTEANDCONTENTS损伤极限应变应变Log Η传统沥青路面结构Log N
二技术路线及研究内容TECHNICAL ROUTEANDCONTENTS极限应变应变Log Η极限应变永久性沥青路面结构Log N无累积损伤
二技术路线及研究内容TECHNICAL ROUTEANDCONTENTS研究技术路线重载交通路基路面结构路面材料检测设备施工环境长期观测交通调查环境观测文献查新资料收集实践理论试验设计结构响应理论分析研究现状技术手段研究报告论文专著专利技术施工指南设计软件其他成果
二技术路线及研究内容TECHNICAL ROUTEANDCONTENTS研究过程：五个阶段响应传感器的选型、传感器设长期性能布设方案备的安装观测初拟几种典型永久路面材料设计试验段实检测及数永久路面设计、结构组合与评价施据采集、施工、检测成分析套技术交通、环境施工及质传感器的选量控制技数据分析型术及验证
二技术路线及研究内容TECHNICAL ROUTEANDCONTENTS研究内容路面结构组合确定；路面响应实时检测技术；重载作用下路面结构响应规律；交通、气候、材料设计参数的确定；路面疲劳极限应变水平的确定；建立永久路面设计方法。
二技术路线及研究内容TECHNICAL ROUTEANDCONTENTS永久路面试验路位置
二技术路线及研究内容TECHNICAL ROUTEANDCONTENTS试验路五种结构组合，总长五公里，投资2600万元；控制指标，沥青层底拉应变S1为75µε；S2、S3为125µε，路基顶面压应变值为200µε组合传统全厚式永久沥青路面结构式永半刚久性性沥沥青青路路面面结结构构
二技术路线及研究内容TECHNICAL ROUTEANDCONTENTS路面力学响应实时检测技术采用沥青路面响应专用测试设备，研究路面检测仪器布设、采集与分析。沥青层应变计高频动态采集系统路面温度场传感器车轮位置及速度传感器土压力计
二技术路线及研究内容TECHNICAL ROUTEANDCONTENTS路面响应实时检测技术----传感器布置路面温度场传感器
二技术路线及研究内容TECHNICAL ROUTEANDCONTENTS高成活率的传感器安装技术
一立项背景BACKGROUD
一立项背景BACKGROUD传感器的布设
动态响应数据采集：1、通过试验路的交通轴载；2、采用规定轴型和轴重的车辆从路面驶过，采集各结构路面的响应值；3、进行FWD检测；采用两种轴型的车辆进行。
一立项背景BACKGROUDFWD检测
一立项背景BACKGROUD
一立项背景BACKGROUD数据采集重型车辆
二技术路线及研究内容TECHNICAL ROUTEANDCONTENTS通过数据采集与材料参数试验建立了7个数据库，已采集22次，数据量达100万组以上。4、路面温度场数据库1、车载试验响应数据库5、车载试验车辆轴载数据库2、FWD响应数据6、轴载谱数据库3、FWD反算模量数据7、气候环境数据库
结构 = 单后轴9tR² = 单后轴 = 单后轴15t40R² = 单后轴 = ² = 指数(单后轴9t)20指数(单后轴12t)二技术路线及研究内容TECHNICAL ROUTEANDCONTENTS重载作用下路面结构响应规律 = 指数(单后轴15t)10R² = 指数(单后轴18t)0010203040温度，℃ 最大纵向应变，µstrain
90807035060300单后轴9t25050400单单后后轴轴19t2t二技术路线及研究内容200350单后后轴轴11240单5ttTECHNICAL ROUTEANDCONTENTS150单后轴15t不同路面结构单3与0应力应变响应关系30单后三后轴联轴1轴884tt1002t9205单轴40℃不同结构应变三联轴48t2082500三联轴54t1071050三联轴60t60结构1结构2结构3结构4结构5100三联轴42t0三联轴40℃5不0同结构应变三联轴48t50结构1结构2结构3结构4结构540三联轴54t030三联轴60t单轴参照温度20℃不同结构应变结构1结构2结构3结构4结构5三联轴2020℃不同结构应变相同温度、轴载作用下，传统结10构（结构5）应变均为最大；组合0式结构（结构4）应变最小。确定结构结构54为永久路面典型结构。结构1结构2结构3结构4最大应变，µstrain最大应变，µ最st大ra应in变，最µ大st应ra变in，µstrain
350300250单后轴9t200单后轴12t单后轴15t1502二. .创技新术点路和线相与关研技究术内内容容单后轴18t五种路面结构在不同荷1载作0用下0的应变响应比较500结构1结构2结构3结构4结构5单轴参照温度40℃不同结构应变最大应变，µstrain
400350300三联轴42t250三联轴48t200三联轴54t2二. .创技新术点路和线相与关研技究术内内容容150三联轴60t五种路面结构在不同荷载作用下的应变响应比较100500结构1结构2结构3结构4结构5三联轴参照温度40℃不同结构应变最大应变，µstrain
二技术路线及研究内容TECHNICAL ROUTEANDCONTENTS实测结果分析发现：在温度较低的2、3月份实测沥青层底拉应变明显比理论计算值小，且均未超过设计值。按大小排列顺序为：结构3>结构5>结构2>结构1>结构4，而理论计算的排列顺序为：结构2>结构3>结构1>结构4>结构5。到温度较高的5、6月份，实测值发生了很大变化。顺序为：结构5>结构3>结构2>结构1 >结构4 ，变化最大的是结构5，其沥青层底拉应变达到350u以上，是其他结构的数倍。
二技术路线及研究内容TECHNICAL ROUTEANDCONTENTS交通、气候、材料设计参数的确定动态称重系统数据采集与分析动态称重系统基于路面结构损伤的交通组成分类轴载谱分析101209百8100累7分80计6率百560，4分340率%220，1%00轴载，吨55 82 109 136 163 191 218 245 272 300 327 354 381 409 436 463 490 518 545
二技术路线及研究内容TECHNICAL ROUTEANDCONTENTS交通、气候、材料设计参数的确定气象管理系统（CMS）气象数据采集基于路面温度场的气象数据库主要气象指标分布频3率，2％-7-5-3-1135791113151719212325272931333537温度，℃年小时温度分布图
二技术路线及研究内容TECHNICAL ROUTEANDCONTENTS交通、气候、材料设计参数的确定路面材料动、静态参数的试验比较及检测分析;首次建立大粒径沥青混合料动态模量预估模型。E lg 2 0 .028T 0 .018f 0 .214d 0 .257Pa 0 .002SP 0 .352a 0 .072VV 0 .053VMA材料参数试验：取得上万组试验数据，所用材料达30余吨。
二技术路线及研究内容TECHNICAL ROUTEANDCONTENTS交通、气候、材料设计参数的确定材料参数的合理确定与弹性层状理论的修正动态参数比静态参数与路面实际受力状态更接近。提出将沥青砼动态模量，其他材料的回弹模量作为路面结构设计的参数。建立了基于推荐采用参数的偏差调整系数模型：理论计算应变修正前后与实测应变的比较 Οe 0 .001887L 0 .00903T 0 .37337
二技术路线及研究内容TECHNICAL ROUTEANDCONTENTS路面疲劳极限应变水平的确定提出极限应变标准小应变疲劳试验确定了不同混合料类型的小应变疲劳破坏控制标准（极限应变）。普通沥青密级配混合料：70µε；改性沥青密级配混合料：100~125µε；大粒径改性沥青碎石混合料，70µεAC-25的小应变疲劳试验
2三. 、创主新要点和创相新关点技术内容1、理论创新：建立了重载条件下多指标体系的永久性沥青路面设计方法（申报发明专利），提出了设计指标及参数，编制了设计软件；2、技术创新：1)、建立了基于路面损伤的轴载谱与车道分布的测评体系；2)、建立了基于路面温度场的气象管理系统（CMS）数据模型；3)、提出了沥青层极限应变标准和应变指标的无损检测方法，即利用落锤式弯沉仪（FWD）检测，建立了关系式，为工程验收提供了依据；
2三. 、创主新要点和创相新关点技术内容4)、建立了五种典型沥青路面结构不同受力状态的7个数据库，构建了路基顶压应力、沥青层底拉应变等数据模型。3、应用创新：1)、首次成功铺筑了重载条件下进行结构受力状态和长期观测的永久性沥青试验生产路；2)、提出了适合于重载条件的高速公路典型沥青路面结构（结构4），并广泛应用；
三创新点及关键技术INNOVATIONANDKEYTECHNIQUE方法一：基于累积损伤的永久路面设计方法蒙特卡洛弹性层状理论体仿真系或力学响应回归模型Miner损伤分析否是D<临界值？设计完成
三创新点及关键技术INNOVATIONANDKEYTECHNIQUE方法二：基于极限应变的永久性路面设计方法厚度气候结构组合温度、湿度弹性层状理论可或回归模型靠度否层底拉应变是否小于极限应变是厚度设计完成PPD设计软件界面
三创新点及关键技术INNOVATIONANDKEYTECHNIQUE重载作用下路面结构响应规律：构建力学响应的模型土基顶面压应力模型：解决了重载交ln( )ς a T b L 通c 作H用下 路d面 O e V f E0 g 沥青层底纵向应变模型：结构理论计算ln( )Η a T b L c响 H应与 实际d不 O e V f E0 g 沥青层底横向应变模型：符的重大技术难题问题ln( )Η a T b L c H d O e V f E0 g
三创新点及关键技术INNOVATIONANDKEYTECHNIQUE研究开发了沥青路面完整的力学测试系统应力应变时间
三创新点及关键技术INNOVATIONANDKEYTECHNIQUE推荐的永久路面典型结构4cmSMA抗滑磨耗层-13沥青中面层6cmSUP-20沥青底面层8cmSUP-25柔性基层12-15cmLSPM-3034-36cm水稳碎石或二灰碎石半刚性基层20cm 石灰土或二灰土底基层
立四项背景. 国内外同类技术先进性比较轴载比较40163514301225102081561045200标准轴载超载标准轴载超载轮载, kN损坏指数
气温比较滨州阿拉巴马年温度小时分布图16001400美国阿拉巴马州（奥本）120035度以上高温小1000中国滨州市时数多近80小时 温度(℃)小时数（小时）
五推广应用和社会经济效益APPLICATIONSANDSOCIAL-ECONOMIC BENEFITS津汕高速威乌高速荣乌高速济南北绕城高速济青高速南线菏关高速推荐结构已在省内新建高速公路应用700Km2006年山东省交，养护大修200Km，在建500Km；安徽等省通厅发文推广应近百公里。以后山东所有高速公路新建、用永久性路面典大修将全部应用该结构。型结构。
五推广应用和社会经济效益APPLICATIONSANDSOCIAL-ECONOMIC BENEFITS经济效益①已获经济效益亿元；在新建高速公路中的应用701Km，按照30年分析期折算至2008年底。②预期经济效益300亿元（仅山东省内），山东省按3000公里30年计，常规路面结构需翻修2次，中修5次，而永久路面只需3次上面层的功能性维修。③如果在全国推广经济效益将十分可观。
五推广应用和社会经济效益APPLICATIONSANDSOCIAL-ECONOMIC BENEFITS社会效益延长道路使用寿命、降低维修次数，减少交通堵塞，提高公路服务水平和运输效率。减少废料，节约资源，有利环保，符合国家经济和可持续发展要求。按山东3000公里计，维修一次就造成5100多万方的废料（按4车道路面70厘米厚，每公里17200立方）。全国将是一个十分惊人的数字。该技术推广的社会效益将远超过直接经济效益。
七知识产权及第三方评价INTELLECTURALPROPERTYRIGHTSANDAPPRAISEMENTS项目鉴定项目研究通过了交通运输部科教司和省科技厅组织的鉴定。
七知识产权及第三方评价INTELLECTURALPROPERTYRIGHTSANDAPPRAISEMENTS本项共申请专利8项，已经授权3项，公示2项。名称类别授权（申请）号备注道路环境参数采集器实用新型ZL 2008 已授权便携式公路层间粘结直剪测试仪实用新型ZL 2008 已授权沥青混凝土路面测应系力统应变检测方法及检发明专利2008 1001 54150公示期疲劳层沥青混合料设计方法发明专利申请中高速公路永久性沥青路面设计方法发明专利申请中高速公路永久性沥青路面设计程序软件申请中沥青混合料松铺系数厚度测定仪实用新型ZL 2008 已授权激发式路面弯沉测试仪发明专利2008 1001 51932公示期
七知识产权及第三方评价INTELLECTURALPROPERTYRIGHTSANDAPPRAISEMENTS获得了美国沥青路面联盟（APA）（AASHTO、NAPA）颁发永久路面卓越贡献奖；主要研究成员获美国联邦公路局（FHWA）嘉奖。
七知识产权及第三方评价INTELLECTURALPROPERTYRIGHTSANDAPPRAISEMENTS国际网站、刊物对中国永久路面的报道美国AI网站美国奥本大学国际路桥杂志国际铺面杂志法国LCPC美国NCAT
七知识产权及第三方评价INTELLECTURALPROPERTYRIGHTSANDAPPRAISEMENTS国国际际学术学交术流交流
一立项背景BACKG欢ROUD迎指导！
七知识产权及第三方评价INTELLECTURALPROPERTYRIGHTSANDAPPRAISEMENTS国内专家考察沙庆林院士考察后，认为本项目是目前国内“规模最大、数据最完整、手段最齐全、试验最系统”的。
