自1988年沈大、沪嘉高速公路建成通车,我国公路建设进入了以高速公路和高等级公路为主的崭新时代。到2007年年底,高速公路通车总里程已经达到5.36万km。经过短短十几年的建设,我国高速公路的发展走完了发达国家半个多世纪的发展历程,成就斐然L2j。在取得巨大成就的同时,也出现了一些问题,特别是在已建成的高速公路中,沥青路面结构出现了较多的早期损坏,明显表现出沥青路面结构长期使用性能不足。一些高速公路建成通车后不久,短的几个月或者半年,长的3-5年就不得不进行大面积维修,既造成巨大的国有资产浪费,又影响交通服务能力。这促使我们对现有设计方法进行深入研究,提出能够反映实际交通荷载下路面结构力学行为的结构分析方法。
目前世界各国的沥青路面设计方法中,把车辆荷载视为静荷载或近似等效静荷载。经过多年的发展,静荷载模式路面设计方法已经较完善,使用较广,为工程设计人员所接受。同时,在车速较低、车载较小的情况下,静荷载模式路面结构设计也是比较合适的。但从世界公路交通发展的规律看,随着国家高速公路交通网致密化,交通车辆组成必然向高速重载方向发展。我国的公路交通现已进入重交通阶段。尽管可通过采用增加轴数、轮胎数及轮胎接地面积等措施,使得重载车辆单位作用面积下的静态压强与小吨位车辆相同或接近,但由于车辆速度的提高和车辆载重的增大,使车辆在运动状态下由于振动所引起的惯性荷载和冲击荷载会大大增加。静力荷载模式与车辆行驶过程中对地面的实际作用力之间的差异越来越大,地面结构的动力特性也远非静力特性所能描述。因此,仍旧使用静载模式已不能反映路面的实际受力状况,无法解释动态荷载作用路面结构产生的各种现象。
随着交通运输业的发展,车辆类型越来越多,而且沥青路面结构属于典型的层状黏弹性体系。因此,道路结构在运动车辆荷载作用下的力学行为相当复杂,既受到车辆结构参数、车辆运行速度和车辆载重的影响,也受路面结构参数和路面平整度及周围环境的影响,同时与轮胎和路面的接触关系密切相关。必须利用大系统理论,研究路面在实际运行车辆作用下的动力响应,确定不同路面结构在不同车辆作用下的动态响应规律、车辆动荷载影响系数规律,从而为高速公路路面设计提供合理的车辆荷载,为路面结构设计评价指标的合理确定提供理论依据,为路面动态设计方法乃至设计规范的制订做前期准备工作。
展开