Review of selected fatigue criteria for hydraulic bound layers in road pavements

• Autorzy: Pełczyńska K. , Gajewski M.

Identyfikatory

DOI

10.7409/rabdim.018.015

Warianty tytułu

PL

Przegląd wybranych kryteriów zmęczeniowych warstw związanych spoiwami hydraulicznymi w nawierzchniach drogowych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The paper contains a review of hydraulically bound layers fatigue resistance criteria that are commonly applied in designing the road pavement structures. The effect of the mechanical parameters applied in the respective criteria on the obtained fatigue resistances is analysed with their different nature underscored. Most of the fatigue criteria define the fatigue life through parameters which are related to it only indirectly (such as the tensile strength, the ultimate tensile strain, etc.) instead of using the results of fatigue tests. The results obtained with different criteria are compared and correlated with the results obtained with the methodology used in preparation of “The Catalogue of Typical Flexible and Semi-rigid Pavements”, a Polish pavement design guide published in 2014. It is demonstrated that the differences between predictions generated with the different empirical fatigue models are noticeably greater in the case of lower traffic classes (service levels), converging for higher traffic classes.

PL

W artykule zamieszczono przegląd powszechnie stosowanych w projektowaniu konstrukcji nawierzchni drogowych kryteriów, określających trwałość zmęczeniową warstw związanych spoiwami hydraulicznymi. Przeanalizowano wpływ parametrów materiałowych stosowanych w poszczególnych kryteriach na uzyskiwane trwałości zmęczeniowe, podkreślając ich odmienny charakter. W większości kryteriów zmęczeniowych trwałość jest określana na podstawie parametrów związanych ze zjawiskiem zmęczenia materiału tylko pośrednio (np. wytrzymałość na rozciąganie, odkształcenie graniczne przy rozciąganiu itp.), a nie poprzez właściwe testy zmęczeniowe. W pracy dokonano również porównania wyników uzyskiwanych przy zastosowaniu różnych kryteriów i zestawiono je z wynikami otrzymywanymi przy zastosowaniu metodologii wykorzystanej w polskim „Katalogu Typowych Konstrukcji Nawierzchni Podatnych i Półsztywnych” z 2014 roku. Wykazano, że rozbieżności między przewidywaniami poszczególnych empirycznych modeli zmęczeniowych są wyraźnie większe w przypadku niższych kategorii ruchu, a ich przewidywania zbiegają się przy wzroście kategorii ruchu.

Słowa kluczowe

EN

fatigue criteria; fatigue durability/life; hydraulic bound mix; semi-rigid pavements

PL

kryteria zmęczeniowe; mieszanki związane spoiwem hydraulicznym; nawierzchnie półsztywne; trwałość zmęczeniowa

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 17, no. 3
• Strony: 227--248
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pełczyńska K.

• TPA Ltd., 8 Parzniewska St., 05-800 Pruszków

autor

Gajewski M.

• Road and Bridge Research Institute, 1 Instytutowa St., 03-302 Warszawa

Bibliografia

• 1. Katalog Typowych Konstrukcji Nawierzchni Podatnych i Półsztywnych. Załącznik do Zarządzenia nr 31 Generalnego Dyrektora Dróg Krajowych i Autostrad z dnia 16.06.2014 r., opracowany w Katedrze Drogowej Politechniki Gdańskiej
• 2. Dempsey B.J., et. al.: Development of a preliminary ALRS stabilized materials pavement, (SPAS). University of Illinois, Department of Civil Engineering, Urbana, Report ESL - TR - 83 -34, Engineering and Service Laboratory, Air Force Engineering and Service Center, Tyndall Air Force Base, Florida, 1984
• 3. Judycki J., et al: Analizy i projektowanie konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 2014
• 4. Judycki J.: Comparison of fatigue criteria for flexible and semi-rigid pavements. Eighth International Conference on Asphalt Pavements, Vol. II, 1997, Seattle, Washington, 919-937
• 5. Guide for Mechanistic-Empirical Design of New and Rehabilitated Pavement Structures, Final Report, NCHRP 1-37A, 2004
• 6. Sybilski D., et al: Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide Podręcznik Mechanistyczno - Empirycznego Projektowania Nawierzchni Drogowych w warunkach polskich. GDDKiA, IBDiM, Warszawa, 2013
• 7. Zhou F., Fernando E.G., Scullion T.: Development, calibration, and validation of performance prediction models for the Texas M-E flexible pavement design system. Report No. FHWA/TX-10/0-5798-2, Texas Transportation Institute, The Texas A&M University System College Station, Texas, 2010
• 8. Scullion T., Uzan J., Hilbrich S., Chen P.: Thickness design systems for pavements containing soil-cement bases. Portland Cement Assosiation, Skokie, Illinois, 2008
• 9. Wen H., Muhunthan B., Wang J., Li X., Edil T., Tinjum J.M.: Characterization of cementitiously stabilized layers for use in pavement design and analysis. National Academy of Sciences, NCHRP Report 789, Project No. 4-36, Washington, DC, 2014
• 10. Thoegersen F., Busch C., Henrichsen A.: Mechanistic design of semi-rigid pavements - an incremental approach. Road Directorate, Report No. 138, Danish Road Institute, Hedehusene, Denmark, 2004
• 11. Flintsch G.W., Diefenderfer B.K., Nunez O.: Composite pavement systems: Synthesis of design and construction practices. Virginia Transportation Research Council, Report No. FHWA/VTRC 09-CR2, Charlottesville, VA, 2008
• 12. Hĺndbog: MMOPP Dimensioneringsprogram for Vejbefćstelser Brugervejledning, Anlćg og Planlćgning, Vejregler. Danish Road Directorate, 2013, http://www.vejdirektoratet.dk/DA/vejsektor/ydelser/programmer/Documents/MMOPP%20november%2013/2013k%20Vejledn%20%20DimBef%C3%A6stelse%202013-10-21.pdf 20.07.2018
• 13. Making Best Use of Long-Life Pavements in Europe. ELLPAG PHASE 2: A Guide to the Use of Long-Life Semi-Rigid Pavements, FEHRL Report 2009/01
• 14. Nunn M.: Development of a more versatile approach to flexible and flexible composite pavement design. Prepared for Highway Agency, TRL Report TRL615, 2004
• 15. Design Manual for Roads and Bridges, Volume 7: Pavement Design and Maintenance, Section 2: Pavement Design and Construction, Part 3, HD 26/06, Pavement Design, 2006
• 16. Molenaar A.A.A., Pu B.: Prediction of fatigue cracking in cement treated base courses. Proceedings of 6th RILEM International Conference on Cracking in Pavements, Pavement Cracking Mechanisms, Modeling, Detection, Testing and Case Histories, Chicago, 2008, 191-199
• 17. Pu B.: Analysis of the Performance of Pavements with a Cement Treated Base. MSc Thesis Report, Delft University of Technology, Delft, 2007
• 18. Molenaar A.A.A.: Lecture notes CT4860 Structural Pavement Design, Design of Flexible Pavements. Delft University of Technology, Delft, Netherlands, 2007
• 19. De Beer M.: Behaviour of cementitious sub-base layers in bitumen base road structures. Dissertation (M.Eng.), University of Pretoria, Faculty of Engineering, Pretoria, 1985
• 20. De Beer M.: Aspects of the design and behaviour of road structures incorporating lightly cementitious layer. PhD thesis. University of Pretoria, Department of Civil Engineering, Pretoria, 1990
• 21. Theyse H.L., De Beer M., Rust F.C.: Overview of South African mechanistic pavement design method. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, Volume 1539, 1996
• 22. Theyse H.L., Muthen M.: Pavement analysis and design software (PADS) based on the South African mechanistic-empirical design method. South African Transport Conference “Action in Transport for the New Millennium”, Conference Papers, Transportek CSIR, South Africa, 2000, https://repository.up.ac.za/bitstream/handle/2263/8322/75%20Theyse.pdf;sequence=1 20.07.2018
• 23. Theyse H.L., Maina J.W., Kannemeyer L.: Revision of the South African flexible pavement design method: mechanistic-empirical component. Proceedings of the 9th Conference on Asphalt Pavements for Southern Africa (CAPSA’07), Gaborone, Bostwana, 2007, 256-292
• 24. South African Pavement Engineering Manual, Chapter 10: Pavement Design. Second Edition, South African National Roads Agency SOC Ltd., South Africa, 2014
• 25. Conception et Dimensionmement des Structures de Chaussee. Guide technique. Service d’Etudes Techniques des Routes et Autoroutes (SETRA), LCPC, 1994
• 26. French design manual for pavement structures. Guide technique. LCPC, 1997
• 27. Kraszewski C.: Charakterystyka wytrzymałościowa mieszanek kruszyw związanych hydraulicznie do stosowania w podbudowach drogowych. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 8, 3, 2009, 31-54.
• 28. NF EN 14227 - parties 1, 2, 3 et 5 melanges traits aux liants hydrauliques – specifications. Cftr - info. Comité Français pour les Techniques Routičres, 13, 2006
• 29. Technical Guide. Treatment of soil with lime and/or hydraulic binders. Application to the construction of pavement base layers. SETRA, French Road Engineering Committee (CFTR), 2007
• 30. Balay J.M., Brosseaud Y., Bara B., Castaneda E.: Adaptation of the French pavement design to countries in South America. In Congrčs 8eme Jornadas International des Asfalto, France, 2012 https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00850937/document
• 31. Jaczewski M., Judycki J.: Zastosowanie francuskiej metody projektowania nawierzchni asfaltowych o podbudowach związanych spoiwami hydraulicznymi w warunkach polskich. Drogownictwo, LXVII, 6, 2012, 199-203
• 32. Jaczewski M., Judycki J.: Adaptacja francuskich kryteriów zmęczeniowych do projektowania nawierzchni podatnych w warunkach polskich. Drogownictwo, LXVII, 5, 2012, 164-170
• 33. Jameson G.: Guide to pavement technology Part 2: Pavement Structural Design. Austroads, Publication No. AGPT02-17, 2012
• 34. Jameson G., Bryant P.: Framework for the Revision of Austroads Design Procedures for Pavement Containing Cemented Materials, Austroads, Publication No. AP-R463-14, 2014
• 35. Alderson A., Jameson G., Papacostas A.: Cemented Materials Characterisation: Final Report. Austroads, Publication No. AP-R462-14, 2014
• 36. Roads and Maritime Supplement to Austroads Guide to Pavement Technology Part 2: Pavement Structural Design. Document No: RMS 11.050, NSW Government, 2015
• 37. Parmeggiani G.: Three dimensional structural design of asphalt pavements. AAPA Pavements Industry Conference, Sydney, Australia, 2007, 1-10

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).