第６期（总第２３１期） ２０１４年ｌ２月 山西交通科技 ＳＨＡＮＸＩ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ｏｆ ＣｏＭＭＵＮＩＣＡＴＩｏＮＳ ＮＯ．６ Ｄｅｃ． ＡＣ一１３沥青面层构造深度衰变规律研究 赵秀文 （忻阜高速公路建设管理处，山西 五台０３５５１４） 摘要：在山西省某条高速ＡＣ一１３混合料施３－＿过程中现场随机取样并作标记，根据试验得 到混合料沥青含量和级配。次日在标记路段钻芯取样计算压实度，并且测定路面构造深度 （ ），利用Ｍａｔｌａｂ分析构造深度与沥青含量、级配的关系，得出ＡＣ一１３沥青混合料路面构造 深度可以通过其与沥青含量和级配的关系得出；分别在路面通车后７ ｄ内、半年内、一年内实 测路面相关路段的构造深度，分析构造深度在交通量和通车时间共同作用下的衰变规律，在通 车半年时间内构造深度衰变量在１４．１％￣１６．３％之间，通车半年到一年时间内构造深度衰变量 在５．５％～９．０％之间。 关键词：ＡＣ一１３沥青混合料；路面构造深度（ ）；衰变规律 中图分类号：Ｕ４１６．２１７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—３５２８（２０１４）０６－００２０－０３ 和沥青含量的关系，在Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ标段ＡＣ一１３ １国内外研究背景 混合料施工过程中随机取样并在现场作标记，通过 试验得到级配和沥青含量，并于次日在已标记路段 取芯分析压实度，同时现场实测路面构造深度，试验 结果见表１、表２。 表１混合料级配 ％ 沥青混合料耐久性、动态模量及宏观构造深度 （ＭＰＤ） 哙受到级配影响，不同级配的沥青混合料表 面纹理差异较大，当级配曲线远离最大密度线时，矿 料间隙率（ＶＭＡ）增加，从而形成更高的纹理粗糙 度［２１。目前从设计和施工阶段预测路面构造深度的技 术几乎没有，所以研究路面构造深度与级配及沥青 含量的关系有着重要的意义。 ２多元非线性回归模型 标段 各筛孔通过率／ｍｍ １６ １３－２ ９．５ ４．７５ ２－３６ １．１８ ０．６ ０＿３ Ｏ．１５ ０．０７５ Ａ标 １ｏｏ ９３ ７４ ６３ ３２ ３２ １７ ｌ５ Ｂ标 １０ｏ ９６ ８３ ６４ ４７ ２７ ２４ ｌ７ ８ ４．８ ｌ１ ５．９ ｃ标 １００ ｌｏ０ ８２ ６９ ４３ ３１ ２２ ｌ６ Ｄ标 １００ ９７ ７９ ５８ ３３ ２９ ｌ９ １４ Ｅ标 ｌ【ｘ】 ９９ ７６ ６４ ４７ ３０ ２０ １６ ９ ６．４ ｌ２ ６－２ １４ ６．０ ７ ７－３ 为研究路面构造深度与沥青含量、级配的关系， 本文采用多元非线性回归模型分析其关系，多元非 线性回归模型可以同时分析多个自变量变化时对因 变量的影响层度。ＭＡＴＬＡＢ作为一种商业软件，是 集数据可视化、算法开发、数值计算、数据分析为一 Ｆ标 １ｏ０ ９９ ７３ ５７ ３６ ２９ １８ ｌ３ 表２实测空隙率与构造深度（ ） 标段 Ａ标 Ｂ标 ｃ标 空隙率／％ ６．４ ６．５ ８．７ 沥青含量％ 构造深度ＴＪｍｍ ５．７ ５－４ ４．９ ０．６７ ０．４９ ０＿８６ 体的高级运算软件，其自带的多元非线性回归模型 可以同时分析数据偏差、拟合数据方程、剔除变异性 较大数据，同时提供函数模型修正平台，为其在工程 实践中的应用提供便利，本文通过分析路面构造深 度与各变量间的关系，有效拟合出ＡＣ一１３沥青路面 构造深度的预测方程［３１。 Ｄ标 Ｅ标 Ｆ标 ６．２ ７．０ ７．３ ５．０ ５＿２ ５．１ Ｏ．７０ ０．７２ ０．７８ 级配与最大密度线的距离通过计算各筛孑Ｌ通过 率与最大密度线的加权平均值得到，公式如式（１）： ＝３ ＡＣ一１３沥青混合料构造深度预测方程 为研究ＡＣ一１３沥青路面初始构造深度与级配 ∑…（ 等）×０．４５ ］－％ｐａｓｓ ），（１ 式中：Ｅ为距离最大密度线的加权平均值；ＳｉｒＳ为筛 收稿日期：２０１４—０９—０１；修回日期：２０１４—０９—２４ 作者简介：赵秀文（１９７７一 ），男，山西静乐人，工程师，大学本科，２００４年毕业于长安大学城市道路桥梁与渡河工程专业。 ２０１４年第６期 赵秀文：ＡＣ一１３沥青面层构造深度衰变规律研究 ・２１・ 孑Ｌ直径；ＭａｘＡｇｇ为集料最大粒径；％ｐａｓｓ为各筛孑Ｌ 通过率。 根据结果得知ＡＣ一１３沥青路面构造深度同时 受沥青含量和级配的影响，沥青路面平均断面深度 与沥青含量（ ）及值关系如式（２）： ＝Ｏ．０２５Ｅ ＋０．０３７Ｅ一０．０２６Ｐｈ＋０．０５２， （２） 式中：７１Ｄ为路面平均构造深度；尸ｈ为沥青含量。 根据上述平均构造深度与 、Ｅ的关系计算各 标段路面构造深度预测值的结果见表３、图１。 表３各标ＡＣ一１３沥青混合料构造深度计算值 ｎｌｎｉ 标段 沥青路面平均构造深度 标段 沥青路面平均构造深度 计算值 计算值 Ａ标 ０．６６ Ｄ标 ０．６４ Ｂ标 ０．４８ Ｅ标 Ｏ．７１ Ｃ标 Ｏ．７０ Ｆ标 Ｏ．８Ｏ 昌 ＼ ｙ＝０．７２８ｘ＋０．１５３ ｊ四 嚣 ０。７２７ 释 ｌ／／ ． 磷 夕 ／／ 构造深度实测值／岫 图１构造深度实测值与预测值关系（一） 根据上述分析过程可以得出，各标段沥青路面 平均构造深度实测值与计算值相关性为０．８５，其中 ｃ标偏离较大，这是由于Ｃ标在施工过程中现场压 实温度较低，压实度不足，ｃ标现场取芯测得空隙率 为８．７％，大于规范要求的７％。在排除ｃ标对其结 果影响的情况下，分析结果见图２。 ｙ＝１．０３８ｘ一０．０３９ ． ＼量 ｊ粤 Ｒ ＝Ｏ．９４０ ／ 磊 ／ 聪 霉 ／ ， 图２构造深度实测值与预测值关系（二） 由图２可以得知，在施工现场压实度满足规范 要求的情况下，ＡＣ一１３沥青混合料构造深度实测值 与计算值回归系数接近１，由此可见通过集料级配 和沥青含量可以很好地预测ＡＣ一１３混合料施工现 场的构造深度，从而为沥青混合料抗滑性能设计提 供技术支持。 ４ ＡＣ一１３沥青混合料构造深度与交通量的关系 沥青路面在通车后随着交通轴载作用次数的增 加，会导致路面产生不同程度的磨损，路表粗糙度下 降，从而影响到车辆雨天的行车安全 。同一公路沿 线不同区域经济发展不平衡，使得交通量差别较为 明显，如Ａ标段内设有钢厂，在Ａ标部分路段上行 车辆满载原材料，下行车辆为空载；Ｂ标中段设有水 泥厂，上行车辆满载矿石，下行为空载车辆。为研究 ＡＣ一１３沥青混合料构造深度衰变与交通量的关系， 在该路段通车后使用现场摄像的方式连续调查７ ｄ 交通量，Ａ标段上行（满载）路段用Ａ１表示，下行 （空载）路段用Ａ２表示，Ｂ标段上行（满载）路段用 Ｂ１表示，下行（空载）路段用Ｂ２表示，选取各断面 ７ ｄ的平均交通量进行分析，结果见表４。 表４交通量调查结果 标段 白天交通量 夜间交通量 ２４ ｈ断面平均交通量 Ａ１标 ３ ０２５ １ ２６０ ４ ２８５ ｎｎ Ａ２标 ２ ０３７ ｌ Ｏ４２ ３ ０７９ ∞踮∞ Ｂ１标 ４ ０７３ ２ Ｏ１５ ６ ０８８ Ｂ２标 ２ ５７８ １ ３２０ ３ ８９８ 在Ａ标、Ｂ标开放交通前、通车半年、通车一年 后，分别在上行、下行路段选取测试点，用铺砂法得 到路面构造深度如表５所示，上、下行路段路面构造 深度随时间衰变规律见图３。 表５构造深度测试值 标段 通车前 通车半年 通车一年 Ａｌ标 ０．６７ ０．５２ ０．４３ Ａ２标 ０．６７ Ｏ．５８ Ｏ．５１ Ｂ１标 ０．４９ ０．４０ Ｏ＿３７ Ｂ２标 ０．４９ ０－４２ ０－３９ 图３不同轴载作用下构造深度随时间衰变规律 由上述分析可以得知，构造深度的衰减是在交 通量和时间等多重因素的耦合作用下产生的，同一 标段，交通量越大，构造深度衰变越明显，在通车半 年时间内，Ａ标满载方向构造深度衰减量是空载方 向衰减量的１．７倍，Ｂ标满载方向构造深度衰减量 是空载方向衰减量的１－３倍，为了满足车辆雨天的 行车安全，需要在沥青路面设计过程中利用构造深 唇 ｈ ∞∞・２２・ 山西交通科技 ２０１４年第６期 度与级配和沥青含量的关系对重载交通方向路面构 造深度重点考虑。 ５ ＡＣ一１３沥青混合料构造深度随时间衰变规律 根据上面分析可以得知构造深度衰变与交通量 和时间等有关，但是由于经济、社会的发展，对初始 交通量准确预测的难度很大，所以难以得到构造深 度的衰变与交通量的关系。在排除交通量对构造深 度的影响后，对Ｄ、Ｅ、Ｆ三个标段进行分析，为了研 究沥青混合料在运营过程中路面构造深度随时间的 变化规律，分别在开放交通前、通车半年、一年后，运 用铺砂法对各标段路面构造深度进行实测，结果见 表６、图４。 表６构造深度随时间的变化值 标段 通车前 通车半年 通车一年 Ｄ标 ０．６４ ０．５７ Ｏ．５２ Ｅ标 ０．７ｌ Ｏ．６２ Ｏ．５６ Ｆ标 ０．８０ ０．６９ Ｏ．６１ 量 Ｑ Ｑ ａ ０ Ｏ Ｏ ｎ＼ ∞ 佰 佗 盘 ｛醚 蜊 通车时同／年 图４构造深度随时间的变化 根据上述分析可以得知，各路段在运营半年后， 构造深度明显下降，主要是由于车辆对路面的进一 步压实造成的，在运营半年到一年的时间内构造深 度下降较为缓和。 运用Ｍａｔｌａｈ分别对Ｄ、Ｅ、Ｆ三个标段构造深度 与时间的关系进行了拟合，得到如图５～图７的拟 合方程及相关性系数。 图５ Ｄ标构造深度衰变规律 ｎ ｎｎ ｎｎｎｎｎｎｎ 图６ Ｅ标构造深度衰变规律 ０ Ｏ Ｏ ｎ ｛８阱眩∞ 图７ Ｆ标构造深度衰变规律 根据分析可知，不同标段因级配类型、沥青含量 等的差异，导致构造深度随时间的衰变模型中的参 数有所不同，所以使用同一模型对不同路段构造深 度衰变规律进行预测有一定的难度。在通车半年时 间内各标段构造深度衰变量在１４．１％～１６．３％之间， 通车半年到一年时间内构造深度衰变量在５．５％～ ９．Ｏ％问。 为保证车辆在雨天的行车安全性，在ＡＣ一１３混 合料设计过程中，通过理论计算可以有效地预测 ＡＣ一１３沥青混合料路面构造深度，运用构造深度与 级配、沥青含量的非线性关系，在不影响沥青混合料 性能指标的情况下，有目的调整沥青混合料级配及 沥青含量以提高沥青混合料的初始构造深度，从而 使得沥青路面得到良好的抗滑性能。在提高路面构 造深度的同时，需考虑施工现场的压实情况以及当 地的气候条件，构造深度增加会导致沥青混合料现 场压实难度增大；同时沥青路面宏观空隙率增加，会 造成雨天路面积水过多，导致路面抗水损坏性能降 低，使得沥青路面早期出现松散、裂缝等病害，所以 有必要研究沥青路面使用性能在构造深度与降水量 双重作用下的衰变规律。 ６结论 沥青路面抗滑性能与路面宏观构造深度有着密 切的关系，通过研究ＡＣ一１３沥青混合料构造深度与 （下转第２５页） 瞰２０１４年第６期 张巨功：轴我、轮胎气压与轮胎平均接地压应力之间的关系 ・２５・ 辙能力［Ｊ１．长安大学学报（自然科学版），２００６，２６（６）：１９— 析［Ｊ］．广东公路交通，２００６（４）：２３—２６． ２２． 【５］卢纹岱．ＳＰＳＳ ｆｏｒ Ｗｉｎｄｏｗｓ统计分析【Ｍ】．第二版．北京 ［４】李明国，牛晓霞．外部条件对沥青路面抗车辙能力影响分 电子工业出版社，２００４． Ｔｈｅ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ Ａｘｉａｌ Ｌｏａｄ，Ｔｉｒｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ Ｔｉｒｅ Ａｖｅｒａｇｅ Ｇｒｏｕｎｄ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｔｒｅｓｓ ＺＨＡＮＧ Ｊｕ－ｇｏｎｇ （Ｓｈａｎｘｉ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉ０ｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｔａｉｙｕａｎ，Ｓｈａｎｘｉ ０３０００６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｈｏｏｓｉｎｇ ｄｏｕｂｌｅ—ｃｉｒｃｌｅ ｓｉｎｇｌｅ－ｒｅａｒ ａｘｉａｌ ｔｒｕｎｋ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｔｅｓｔｅｄ ｔｈｅ ｔｉｒｅ ｇｒｏｕｎｄ ａｒｅａ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｇｒｏｕｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｔｒｅｓｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｉｒｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ａｘｉａｌ ｌｏａｄ．Ｉｔ ｆ０ｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｉｒｅ ａｖｅｒａｇｅ ｇｒｏｕｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ａｘｉａｌ ｌｏａｄ，ｔｉｒｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｗａｓ ｏｂｖｉｏｕｓ，ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｗａｓ ａｂｏｖｅ ０．９８．Ｉｔ ａｌｓｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｉｒｅ ａｖｅｒａｇｅ ｇｒｏｕｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｔｒｅｓｓ，ｔｉｒｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ａｘｉａｌ ｌｏａｄ．Ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ，ｔｈｅ ｄａｍａｇｅ ｏｆ ｔｉｒｅ ｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ａｓｐｈａｌｔ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｃｏｕｌｄｎ’ｔ ｂｅ ｉｇｎｏｒｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｉ ｇｈｗａｙ；ｕｎｉａｘｉａｌ ｌｏａｄ；ｔｉｒｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｇｒｏｕｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｔｒｅｓｓ （上接第２２页） 沥青含量和沥青混合料级配的关系、构造深度受交 变模型参数有所差异，难以用同一衰变模型对不同 通量的影响及构造深度随时间的衰变规律，得到如 路段构造深度衰变规律进行预测。 下结论： ｄ）通车半年时间ＡＣ一１３沥青路面段构造深度 ａ ）在沥青路面现场压实度满足要求的情况下， 衰变量在１４．１％～１６．３％之间，通车半年到一年时间 ＡＣ一１３沥青混合料初始构造深度与沥青含量和级 内构造深度衰变量在５．５％一９．０％问。 配有着很好的相关性，运用ＡＣ一１３沥青混合料路面 参考文献： 构造深度预测方程可以很好地预测沥青路面初始构 造深度，预测值与实测值相关系数接近１。 【１］ Ｓｕｌｌｉｖａｎ ＢＷ．Ａ Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ Ｓｋｉｄ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｂ）沥青路面设计过程中，考虑到当地的降雨量 Ｕｓｉｎｇ ＩＦＩ［Ｒ］．１ ｓｔ Ａｎｎｕａｌ Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ，ＳＡＣＬ， Ｓｙｄｎｅｙ，２００３：１４７—１５２． 和气候条件，运用ＡＣ一１３沥青混合料路面构造深度 ［２］Ｅｐｐｓ，Ａ．Ｌ．，Ａ．Ｊ．Ｈａｎｄ．Ｃｏａｒｓｅ Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ Ｍｉｘｔｕｒｅ 预测方程，通过有目的对级配和沥青含量进行调整， Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ［Ｒ］．Ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａｔ ｔｈｅ ７９ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ 从而提高路面抗滑陛能。 Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｂｏａｒｄ，２０００：７９－８５． Ｃ ）路面构造深度衰变规律是由交通量、通行时 【３】李萍，曾令可．基于Ｍａｔｌａｂ的ＢＰ神经网络预测系统的设 间等因素耦合作用下产生的，不同路段构造深度衰 计 计算机应用与软件，２００８（４）：１４９—１５０，１８４． Ｔｈｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ Ｄｅｃａｙ Ｌａｗ ｏｆ ＡＣ－１３ Ａｓｐｈａｌｔ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｌａｙｅｒ Ｔｅｘｔｕｒｅ Ｄｅｐｔｈ ＺＨＡｏ Ｘｉｕ．ＷＥｎ （Ｘｉｎｇｆｕ Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｗｕｔａｉ，Ｓｈａｎｘｉ ０３５５１４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｍａｔｌａｂ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｔｅｘｔｕｒｅ ｄｅｐｔｈ，ａｓｐｈａｌｔ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｇｒａｄａｔｉｏｎ．Ｉｔ ａｌｓｏ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｄｅｃａｙ ｌａｗ ｏｆ ＡＣ一１３ ａｓｐｈａｌｔ ｓｕｒｆａｃｅ ｌａｙｅｒ ｔｅｘｔｕｒｅ ｄｅｐｔｈ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｆｆｉｃ ｖｏｌｕｍｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｅｎｉｎｇ ｔｉｍｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＡＣ一１ ３ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ；ｐａｖｅｍｅｎｔ ｔｅｘｔｕｒｅ ｄｅｐｔｈ；ｄｅｃａｙ ｌａｗ