“非洲地区柔性基层沥青路面典型结构及其适应性研究”课题是同济大学与中国路桥有限责任公司合作开展的研究课题。项目立项背景,是中国建设公司海外工程逐年增多,总承包体量大;国外柔性基层应用广泛,国内经验不足以支撑;有待掌握柔性基层沥青路面建设的核心技术,推广应用技术标准。课题主要研究目标,是针对非洲地区的实际特点,参考法国、南非、英国等国家“路面典型结构”的研究思想,通过文献分析、现场调研、试验检测等,对柔性基层沥青路面结构的路用性能进行全面的分析和试验研究,从材料、结构、工艺等方面确定设计参数、设计方法、性能标准,提出适应于非洲地区特点的柔性基层路面典型结构,并通过足尺加速加载试验,验证典型结构的适用性,为最终建立非洲地区沥青路面典型结构技术体系提供坚实基础。
项目已调研了多国柔性基层沥青路面设计方法,在非洲赤道几内亚开展了为期1个月的现场调研,实地勘探了10条公路,海运4个集装箱总计80吨红土粒料、碎石、黄土、细砂等筑路材料回国开展足尺加速加载试验。
足尺加速加载试验是本研究的重中之重,足尺加速加载试验依托同济大学教育部重点实验室的铺面加速加载设备(MLS66),是目前道路工程所有研究中最能接近实际行车荷载状况的模拟方法,通过布设经济有效的传感测试系统,即能短期内快速获取路面长期力学特征及其性能演变规律,是准确预知实体工程问题的有效途径,其结果相对于有限元分析与模型试验也具有更大的可信性,同时可以解决现场长期使用性能观测耗时长、可变参数少的缺点。
足尺试验测试了6种结构形式,涵盖了不同基层形式(精选红土粒料、水稳红土粒料、级配碎石、沥青碎石+级配碎石)和不同的面层形式(5cm面层和10cm面层)。加载过程分3次进行,即3个轮迹带, 测试轴载采用法国标准(双轮轴载65KN,胎压0.662MPa,两轮中心距375mm)。由于模拟非洲荷载交通环境,当地常年温度在20~35℃之间,故本项目仅开展常温加载,不设高温条件。现场传感装置埋设了包括沥青应变计、土压力盒、温度计和湿度计等。