Bob体育下载链接APP路面历史

介绍

简要介绍路面设计、施工和性能的演变,将有Bob体育下载链接APP助于为当前和可能的未来实践提供视角。这段简短的历史将从罗马人开始,然后是碎石和特尔福德时代,然后是前150年的沥青和波特兰水泥混凝土路面。Bob体育下载链接APP与世界其他地区相比,美国和英国的路Bob体育下载链接APP面设计将会更受重视。

罗马的道路

公平地说,根据蒂尔森[1900]的说法,迦太基人通常被认为是第一个建造和维护道路系统的人(约公元前600年)。罗马人最终认定,他们地中海对岸的邻国对公元前146年摧毁迦太基的帝国构成了一定的威胁(迦太基遗址位于突尼斯(北非),与阿尔及利亚(左边)和利比亚(可以说是右边)相邻。)有人认为罗马人从迦太基人那里开始了军事道路系统的实践。据估计,罗马人在他们的帝国内修建了大约87000公里的道路(大约相当于美国州际公路系统的长度)。

显然,U.K的“传统”道路上没有记录。在罗马书[柯林斯和哈特,1936]之前。在大多数情况下,U.K的主要罗马道路(总共约41公里)是为了军事目的,因为他们连通了大约30公里的营地(或大约一天的3月)[柯林斯和哈特,1936年;玫瑰,1935;leger,1875]。由于这些道路的主要目的是足士兵,道路是直的,但实际上没有考虑到等级。它们产生了高噪音水平,是粗糙和劳动密集型(奴隶和“雕像经常使用)。

罗马设计为他们的主要U.。道路通常由四层(上到底)组成,如下[柯林斯和哈特,1936]:

  • 复层:光滑的、多边形的块体层状在下一层。
  • nucleus:一种由石灰水泥组成的砂砾和沙子组成的基层。
  • 鲁德斯:第三层由瓦砾砌筑和较小的石头组成,也设定在石灰砂浆中。
  • 石雕:用石灰灰浆砌成的两到三层扁平的石头。

总厚度高达0.9米,道路宽度为4.3米或更小。Radstock,英格兰Radstock附近的罗马Bob体育下载链接APP路面结构的插图如图1所示。一些国家的罗马道路厚达2.4米。这些结构具有凸轮(倾斜的)表面,以增强排水,并且通常掺入沟渠和/或地下排水沟。
正如人们所期望的那样,罗马公路建设有所不同,以适应当地的条件和材料 - 并非不同于今天。罗马人离开了U.K.关于广告406.道路设计和建筑在此后约有1200年的延长。

Bob体育下载链接APP路面层建筑

罗马道路建设不便宜。最新的意大利Appian方式的建设估计约为200,000万美元(更新的估计玫瑰[1935]和Leger [1875])。
美国最古老的已知道路。在英格兰西南部的河边靠近河流(1989年)。实际上,“道路”是一条6000岁的走道,于1970年在泥炭沼泽中发现。该道路的建设与U.K的第一个农民的到来一致。大约4,000个B.C.

Telford和Macadam

特尔福德

Thomas Telford(Born 1757年出生)担任梅森建筑学徒的学徒[Smiles,1904]。因此,他将他的砌体知识扩展到桥梁建设。在贫困期间,他雕刻了墓碑和其他装饰作品(约1780年)。最终,特尔福德成为萨洛普县的“公共工程测量师”[微笑,1904],从而让他的注意力变得更加关注道路。

如果可能的话,特尔福德试图在相对平坦的平地上修建道路(不超过1 / 30),以减少运输货物所需的马匹数量。此外,路面部分深度约为35Bob体育下载链接APP0至450毫米,一般分为三层。底层由大石块组成(100毫米宽,75至180毫米深)[Collins和Hart, 1936年]。正是这种特殊的层使特尔福德的设计独特[Baker, 1903]。在此之上的石头被放置两层65毫米最大大小(约150 - 250毫米总厚度),后跟一个穿的砾石约40毫米厚(参见图2)。据估计,该系统将支持一个负载对应每在88 N /毫米(500磅。的宽度)。

Bob体育下载链接APP路面层交叉口

麦卡金达

约翰·麦克亚当(生于1756年)发现,19世纪早期,大多数“铺好的”英国道路是由圆形的砾石组成的(Smiles, 1904)。他知道角骨料在密实良好的路基上会表现得更好。他使用倾斜的路基表面来改善排水(不像Telford使用平坦的路基表面),他将角骨料(手工破碎,最大尺寸为75毫米)放在两层上,总深度约为200毫米[Gillette, 1906]。在此之上,放置磨耗层(约50毫米厚,最大骨料尺寸25毫米)[Collins, 1936]。碎石的最大骨料尺寸为25mm的原因是为马车车轮提供一个“平稳”的骑乘。因此,典型的碎石路面的总深度约为250毫米(见图3)。关于碎石允许的最大骨料尺寸,有一Bob体育下载链接APP个有趣的引用,即“任何大于人口中的石头都不应该进入路面”[Gillette, 1906]。这种设计的最大允许负载估计为158 N/mm(900磅/英寸。宽度)。

1815年,麦田被任命为布里斯托尔道路的“验船师一般”,现在能够在众多项目上使用他的设计。它证明,足够成功的是,“Macadamized”一词成为这种人行道设计和施工的术语。Bob体育下载链接APP术语“麦克达姆”也用于表示“破碎的石头”路面[Baker,1903]。Bob体育下载链接APP1850年,英国市区,约有2,200公里的甘达姆型路面。Bob体育下载链接APP
Macadam意识到破碎的石块最终通过交通产生的罚款成为“绑定”。随着岩石破碎机的推出,产生了大型的石灰粉尘和筛选[Gillette,1906]。这导致使用这种细粒,导致更传统的致密梯度基础材料,其又产生的路面厚度为100至150mm。Bob体育下载链接APP

美国的第一个Macadam路面于18Bob体育下载链接APP23年在马里兰州建造。

美国的第一个Macadam路面于18Bob体育下载链接APP23年在马里兰州建造。

早期厚度趋势

因此,我们已经看到路面结构从约0.9米Bob体育下载链接APP(3英尺)的罗马设计减少到350至450毫米,澳门德设计至约250毫米,在世纪之交到100毫米(参见图4)。(当然,不始终使用最薄的路面。)马萨诸塞州高速公路Bob体育下载链接APP委员会为麦克麻结构的标准横截面为150毫米厚,1906年报告。此厚度也在纽约州道路上使用。

截至19世纪初期,设计重点是使用固定标准的使用,偶尔修改局部土壤条件。截至19世纪初期,设计重点是使用固定标准的使用,偶尔修改局部土壤条件。此外,改变车队要求对更耐用的路面的需求。Bob体育下载链接APP以下部分Quote of L. W. Page,U. S.公共道路办公室主任(载于1907年报告[Judson,1908])说明了这个问题:

“......我们的玛拉德公路的存在取决于通过表面磨损形成的道路灰尘。但橡胶轮胎电机的动作很快就会搬到高速的高速下方的玛拉德道路的所有细物质,结果是这条路很快崩溃了......“

早期沥青路面Bob体育下载链接APP

沥青碎石

似乎是1848年1848年诺丁汉(林肯路)境外的第一款Tar MacadamBob体育下载链接APP路面[柯林斯和哈特,1936年;哈贝德,1910]那时,这种路面被认为仅适用于轻型交通(Bob体育下载链接APP不是城市街道)。煤焦油(粘合剂)在U.K.从煤气照明中获得约1800。可能这是最早将废物融入路面的努力之一!Bob体育下载链接APP

在诺丁汉项目之后,Tar Macatam项目建于巴黎(1854年)和恩克斯维尔,田纳西州(1866年)[Hubbard,1910]。1871年在华盛顿州,D.C。广泛使用“焦油混凝土”。硫酸用作硬化剂,并在混合物中使用各种材料,例如锯末,灰烬等材料[Hubbard,1910]。超过七年,630,000米2被放置。在某种程度上,由于缺乏对沥青的详细说明,大多数这些街道在几年的建设中失败了。这导致焦油被怀疑,从而促进了沥青工业[Hubbard, 1910]。然而,在华盛顿特区,一些沥青覆盖的地面球场存活的时间要长得多,大约30年。在这些混合料中,焦油粘结剂占总混合料重量的6%(空隙率约为17%)。此外,骨料被粉碎,约20%通过10号筛。磨损层厚度约为50毫米。

顺便说一句,“柏油路”这个词是20世纪初英国的专利产品[哈伯德,1910年]。其实它是一种植物混合材料,但被应用在路面“冷”。柏油碎石是在高炉矿渣上涂上焦油、沥青、硅酸盐水泥和树脂制成的。

表沥青

铺在混凝土基础上的薄沥青在19世纪中期开始流行,这种类型的路面于1858年在巴黎建造。Bob体育下载链接APP美国第一个这样的人行道是187Bob体育下载链接APP0年在新泽西州的纽瓦克。贝克[1903]描述了该路面系统作为面层(1)40到50Bob体育下载链接APP毫米厚的沥青水泥和沙子,(2)粘结剂课程(约40毫米厚)由碎石和沥青水泥,最后,(3)一个基本层液压水泥混凝土或路面碎石(旧花岗岩块砖等)。一般来说,混凝土层为“轻型”交通100毫米厚,“重型”交通150毫米厚[Baker, 1903]。最后的厚度是根据车辆的重量,混凝土的强度和土壤的支撑。

苦涩的路面Bob体育下载链接APP

1901年和1903年,弗雷德里克J.Warren是为早期的“热混合”铺路材料的专利。典型的混合物含有大约6%的“沥青水泥”和比例为低空隙的渐变骨料。基本上,最大骨料尺寸为75毫米,范围为灰尘。该概念是产生一种可以使用更多“液体”粘合剂而不是用于薄片沥青的混合物。这种材料被称为“苦涩”。

更具体地说,沃伦在1903年获得了八项美国专利,分别是:

  • 专利727,505路面Bob体育下载链接APP
  • 专利727,506 asPhaltum及其制造
  • 专利727,507沥青成分及其制造
  • 专利727,508路面Bob体育下载链接APP
  • 专利727,509建造和铺设街道路面或道路的方法Bob体育下载链接APP
  • 专利727,510街道铺路或道路Bob体育下载链接APP
  • 专利727,511街道单路面或道路Bob体育下载链接APP
  • 专利727,512旧街道的更新 - 路面Bob体育下载链接APP

所有这些专利都是在1901年5月16日到1902年4月14日之间申请的。对相关专利权利要求的回顾表明,沃伦实际上获得了沥青混凝土专利,沥青粘结剂,沥青混凝土路面和道路的建造,以及“旧”街道的覆盖。他的这些专利似乎涵盖了“所有的基础”。有些人可能会说,发给宾夕法尼亚州沃伦市的爱德华·沃克的727504号专利实际上同样重要——冰淇淋冷冻机!沃伦的实际专利申请是727,505项专利局,1903):

沥青路面混合物,由直Bob体育下载链接APP径在四分之一英寸至三英寸之间的矿物成分组成,等级从三英寸以下到难以察觉的粉末,比例从百分之五十至百分之八,并加上沥青粘合剂

1910年,堪萨斯州托普卡,法院裁决表示,含有12.5毫米最大尺寸集合的沥青混凝土混合物没有侵犯沃伦专利(727,505)[钢铁,1986]。因此,沥青混凝土混合后,更为定向到较小的最大骨料尺寸。(1926年加州出版物[Goodyear轮胎和橡胶公司,1985]中提到了“精细骨料”或“改性Topeka沥青混凝土”。该混合物由30%的碎屑岩石或砾石组成(所有通过12.5mm筛,约58至62%的砂(材料通过2.0 mm,保留75μm),8-12%的填料(通过75μm筛的材料)。该混合物需要7.5-9.5%的沥青水泥。)

Warrenite-itulithic是由1910年由沃伦兄弟的退休雇员发明的。它包括薄,大约25毫米厚的薄片沥青层,位于热的炎热,未加工的苦涩(Crawford [Crawford])上。该系统的优点在于,磺化混合物的大骨料不会直接暴露于裂解聚集体的重,最终导致混合降解。

到1920年,沃伦的原始专利已过期在美国。[oglesby,1962]。

美国西海岸

加州标准石油公司(Standard Oil Co.)的出版物[1985]指出,西海岸的第一个沥青混凝土路面是在1894年铺设的。Bob体育下载链接APP在1914年至1926年间,95%的路面总厚度不超过125毫米(沥青基层75至87.5毫米,沥青混凝Bob体育下载链接APP土面层37.5至50毫米)。1921年,华盛顿州、俄勒冈州、加利福尼亚州、内华达州和亚利桑那州建造了大约770车道公里(3.6米车道)的沥青混凝土路面。Bob体育下载链接APP到1925年,每年建成的行车里程增加到1530公里。

来自1926年的加利福尼亚州的1926年标准石油公司的一个有趣的报价[1985]似乎在今天经常重复:

“这些路面是今Bob体育下载链接APP天[1926]提供了优质的服务......尽管这些路面最初不设计用于繁重和快速现代电机交通造成的严重条件。”

城市西雅图

在1910年的西雅图标准规范中,规定“沥青路面应包括:Bob体育下载链接APP

  • 磨耗层50毫米厚
  • 粘合剂课程25毫米厚,和
  • 混凝土基地。

此外,沥青水泥在沥青铺装混合料

“是从一些天然矿床获得的固体,天然沥青,这些天然含量在铺路工业中至少用于五(5)年。”

到1919年,西雅图标准计划和规范包含了相同的定义沥青路面(AC超过PCC),但沥青粘合剂可以Bob体育下载链接APP

“无论是固体天然沥青还是加州油沥青,都在铺路行业至少五(5)年。”

早期的沥青水泥

特立尼达湖沥青
特立尼达湖沥青。

目前应该注意到,美国的早期沥青粘合剂的来源来自特立尼达(靠近委内瑞拉的海岸)。特立尼达从1875年到1900年的所有沥青(全球)提供约90%[Baker,1903]。沥青由“湖泊”产生,表面积为465,000米2(46.5公顷或115英亩)和深度约24米。据估计,蒂森于1900年估计,这个“湖泊”包含大约8,000,000公吨的“沥青”(将1990年的欧洲消费与美国的消费量进行比较,约40,000 000公吨的沥青活页夹)。这次沥青一旦没有水,也太“硬”用于铺路[Krchma和Gagle,1974]。事实上,特立尼达湖沥青,当装入船舶进入船舶时,会融合到拆除所需斩波的程度。似乎最早使用美国沥青粘合剂的使用约1874年,为华盛顿建造的项目,D.C.该粘合剂是特立尼达湖沥青的组合,以及从原油蒸馏出来的助熔剂油。毫无疑问,这些早期的沥青粘合剂非常可变,使结构设计有点具有挑战性。到了1980年代,沥青粘合剂在加利福尼亚州定期生产,并在德克萨斯州的1902年。直到1907年,原油基沥青超过“自然”沥青生产[Krchma和Gagle,1974]。

加州标准石油公司(Standard Oil Co.)早期的沥青水泥规格包括31-40、41-50、51-60和61-70四个原始渗透范围(25°C)。因此,早期的一些沥青水泥似乎比现在使用的要“硬”一些。

早期波特兰水泥混凝土铺路

一条较旧的波特兰水泥混凝土道路。这是华盛顿的日落高速公路,于1919年铺设。
一条较旧的波特兰水泥混凝土道路。这是华盛顿的日落高速公路,于1919年铺设。

在世纪之交(1900),水泥被归类为“自然”或“人为”。自然水泥直接来自特定岩石。人造水泥是由比例成分制成的,被称​​为“波特兰”(以港口港的天然石灰石岩石命名,这是一个小额预测南部南部海岸Weymouth附近的英国峡湾)。第一个真正的波特兰水泥是在U.K.大约1824年生产的(实际上,Portland水泥于1824年由Joseph Aspdin,Leeds,U.K.)和美国大约1865年(来自Tillson,1900)。

有趣的是,直到1910年(Agg, 1940),波特兰水泥混凝土(PCC)才被用作路面耐磨层;Bob体育下载链接APP然而,它经常被用作“坚硬的”底座来支撑其他磨料,如木块、砖块、鹅卵石等。其中一个可能的原因是早期水泥缺乏一致的规范。tilson在1900年总结了超过109个关于硅酸盐水泥细度的单独规范。更令人困惑的是,自然水泥也被广泛使用(在1898年大约占水泥总消耗量的60%)。此外,1900年PCC手工混合仍然很普遍,这无疑限制了生产力和精确的比例。到1900年(据Tillson报道),PCC的体积比例通常为1:2:4或1:2:5(水泥:砂:粗骨料)。

贝克(1903)的一句话很有趣:

“这种形式的道路表面不太可能在铺设人行道时的成本和湿滑时不太可能使用,以及其成本和缺乏耐用性,当时铺设了路面的基础。”Bob体育下载链接APP

Hubbard(1910)进一步阐明了PCC作为堆积层的使用:

“如果要考虑单独的电机交通,那么完全由水泥混凝土建造的道路可能证明未来最令人满意和最经济的形式。然而,对于混合交通(马匹和机动车辆),这种道路绝不是理想的,尽管机动车辆的增加,马拉车辆的数量似乎似乎没有减少......“

AGG和MCCULLOUGH向爱荷华州立高速公路委员会报告了1916年的报告,进一步说明了一些问题,其中一些问题将PCC作为穿着课程。这些包括:

  • 抗压强度低。
  • 缺乏对纵向和横向关节的需要的理解。AGG和McCullough报告的报价有用:“扩展和收缩可能导致纵向裂缝,但通常,对于普通宽度路面,放置在平面路基上,从此原因裂解的裂解责任,是遥控器。”Bob体育下载链接APP
  • 可怜的检验。
  • 准备不充分的路基。
  • 混合设计,混合,固结和固化PCC的含量不足。
  • 在开放街道交通前未能获得足够的力量增益。

AGG和McCullough(1940)的调查显示为50个州和市政当局,可能是20世纪初练习的代表。一些调查结果包括:

  • 横向间距:约50%的代理商使用24.9英尺(7.6米)或29.9英尺(9.1米)的间距。最短间距为20.0英尺(6.1米),最大100.1英尺(30.5米)。
  • 横向接头与中心线的角度:大多数代理商使用90°关节,但4%使用60°的偏斜接头。
  • 关于水泥的防护和检测。这些数据说明了测试和规范标准的演变问题
    • 美国土木工程师协会22%
    • 美国材料测试协会40%
    • 稍加修改以上20%
    • 美国标准局7%
    • 铺装规范标准化协会4%

PCC首先是1872年伦敦其他佩戴课程的基地(Tillson,1900)和1888年纽约(石材浮出水面)。据柯林斯和哈特(1936年)称,根据佩戴课程的第一次使用PCC,在1872年,法国格勒诺布尔,于1876年;然而,一个来源指出,1865年,第一个PCC路面被置于Inverness,苏格兰,美国的第一Bob体育下载链接APP个PCC路面于1891年在俄亥俄州的Bellefontaine建造。这个路面只Bob体育下载链接APP有3.0米宽,长度为67.1米(可能是我们今天所谓的“测试部分)。1909年,在密歇根州韦恩县,建造了PCC公路系统。

1910年和1911年的西雅图市的标准规格仅提及PCC作为其他路面表面的底座(如砖块,砖块,沥青和石头)。Bob体育下载链接APP规定的混合比例设定为1:4:7(水泥:砂:砾石)。1919年5月9日的西雅图市的标准计划和规范为佩戴课程提供了PCC。混合比例设定为1:2:3-1 / 2(波特兰水泥:砂:砾石)。标准厚度范围为125至230毫米,横向伸缩缝每9.1米(在一天的工作结束时)。

“精益”PCC碱(例如,西雅图使用的1:4:7混合)实际上对砖砌表面的路面有益(Jaster等,1938年):Bob体育下载链接APP

  • 受温度变化的影响较小,
  • 由于较低的拉伸强度,表格的裂缝更加越来越窄,
  • 不需要(或推荐)伸缩缝。

在《美国公路实践》一书中,列出了美国的以下PCC里程(大概是中线):

到20世纪30年代,PCC路面设计的几个特点开始演变Bob体育下载链接APP。首先,典型的板厚约200毫米与几个州使用加厚的边缘设计(最大约225毫米)。其次,很明显,纵向接缝应该每3.0 ~ 3.7 m使用一次,横向收缩接缝同样(Agg[1940]和Bradbury[1938])。显然,直到1910年以后PCC才开始得到广泛的使用。

结构设计

如前所述,从19世纪到20世纪,路面结Bob体育下载链接APP构设计是通过标准或目录实现的。本文的重点是研究那些导致沥青路面设计的路面类型。Bob体育下载链接APP值得注意的是,直到1909年,波特兰水泥混凝土(PCC)一直被广泛用作面层材料的基础或“基础”层,如砖、木块、沥青板等。1909年在美国是值得注意的,因为这是通常用来标志PCC作为一个结构磨损过程的开始(在韦恩县,密歇根[贝特曼,1928年])。

到1949年[公共道路管理局,1949年],PCC路面设计的特点可以概括为:Bob体育下载链接APP

  • 厚度:由于更好地理解温度诱导应力,因此使用增厚边缘横截面。几乎所有板坯的厚度范围为150至250毫米。
  • 关节:如果收缩接头经常间隔(短面板),则不需要膨胀关节。之前,每9.1到30.5米提供它们。膨胀接头适当地构建且难以维持昂贵。普通PCC板中的收缩接头每4.6至6.1米建议使用。负载转移装置(Dowel Bars)由大约一半的状态使用。
  • 强化:1949年通常的做法是将加强(如果使用)放置在PCC表面下方约50至75毫米。通常,横向间距增加至18.3至30.5米。在新泽西州和伊利诺伊州正在进行实验,检查持续增强PCC的电位(纵向加固0.3%至1.0%的横截面区域)。

达到20世纪20年代和20世纪30年代,柔性路面结构设计主要是基于经验的Bob体育下载链接APP标准。为此提供了三个原因[公共道路管理局,1949年]:

  1. 这些方法似乎为当时盛行的交通提供了“令人满意的”结果。
  2. 基本的科学知识缺乏。
  3. 舞台建设的一般使用并不容易使自己适应不断发展的科学设计方法。

格雷在1939年的一篇论文中概述了美国各州的柔性路面实践。Bob体育下载链接APP对于热拌施工,典型的表面厚度约为50mm;然而,这从薄到19毫米到厚到125毫米。基层类型从PCC到沥青处理基层到砾石。稳定的底座一般为150至200毫米厚。一个典型的州,如堪萨斯州,在175mm厚的PCC板(城市地区)上应用了50mm的沥青混凝土。因此,大约在50年前,路面的厚度开始接近今天使用的厚度。Bob体育下载链接APP

表1概述了1949年的一些柔性路面设计程序[Gray,1949]。Bob体育下载链接APP人们可以迅速观察到这些是主要的经验关系,其中许多受到负载分布的Boussinesq理论的影响(例如北达科他州[28])。

表1. 1949年柔性路面厚度设计程序概述Bob体育下载链接APP
[灰色后修饰,1949]

1.笔记

2.传奇

T =路Bob体育下载链接APP面厚度

P =车轮载荷=路基轴承

s =假设路面结算Bob体育下载链接APP

C =路基变形模量

Cp=路Bob体育下载链接APP面变形模量

A =负载联系半径

A =负载接触区域

P =单位容量压力

B =圆锥轴承值(psi)

交通

1923年的肯沃斯货运卡车,实心橡胶轮胎。注意,轮胎的尺寸与今天的气球轮胎相差甚远。
1923年的肯沃斯货运卡车,实心橡胶轮胎。注意,轮胎的尺寸与今天的气球轮胎相差甚远。

在过去的200年里,这些负载路面的种类Bob体育下载链接APP已经过分变化。典型的早期马车​​车轮在U.K中的负载。在1809年,如表2所示。该信息显示每单位宽度超过今天在重型车辆上存在的单位宽度的负荷。在U.K.在1600年和1700年代,通过限制立法将车辆适应可用的路面(显然处于条件非常差)[柯林斯和哈特,1936]。Bob体育下载链接APP1751年的行为禁止在带轮边缘的距离宽度小于225毫米(比今天的重型卡车轮胎窄的有点窄)。为了建议在该时代的旅行速度,在1700年代中期,伦敦和布里斯托尔之间的平均速度约为13千克(距离187公里)(1904年Westinghouse Co.之后)。

表2.英国道路上车辆的重量,马力和车轮特性 - 1809年
(柯林斯和哈特后[1936])

从固特异的出版物,下面的引用可能是有趣的[1985]:轮子继续进化。在19世纪早期,固特伊尔发现了橡胶的热硫化,这使得制造实心橡胶轮胎成为可能[柯林斯和哈特,1936年]。橡胶轮胎的冲击可以用英国法律来说明。具体来说,1920年的道路法案将“重型牵引引擎”的最大空载重量从14吨增加到15.5吨,如果用橡胶轮代替钢轮,可以以每小时19公里的法定速度行驶,而不是每小时8公里[柯林斯和哈特,1936年]。充气轮胎于1845年在英国获得专利,但直到大约1925年(80年后)才开始广泛使用。最早的充气轮胎在强度和耐久性方面存在重大缺陷[固特异轮胎和橡胶公司,1985年]。1888年,英国的约翰·邓拉普(John Dunlap)极大地改进了充气轮胎的设计,尽管直到1900年左右才在自行车上使用。第一个用于汽车的充气轮胎是在1895年从巴黎到波尔多的比赛中[固特异轮胎和橡胶公司,1985]。

事实上,许多历史学家都认为固特异在1917年开创了州际卡车运输行业。当然,在那之前也有卡车,但实际上所有的卡车运输都局限于城际运输,因为当时结实的轮胎在行驶过程中会让人骨子里咯吱作响,因此速度很慢。

“1917年,如果他们在气动轮胎上滚动,那么善良的性别会相信卡车会非常高效。当我们找不到一家愿意乘坐赌博的卡车运输公司时,我们推出了自己的线 - Wingfoot Express - 从阿克伦到波士顿的最初路线和回来......

”预言,弗兰克Seiberling固特异的第一任总统,告诉美国商会会议在芝加哥五天之后第一个23日Wingfoot表达跑到波士顿,载货汽车的引入到我们的商业生活听起来短线铁路的丧钟。”

“在随后的12年(1917-1929年)中,翼足快车(Wingfoot Express)开始运营,固特异率先开发了一些重要的卡车概念,包括串联式车轴、双轮组件和用于拖车的第五轮系统。所有这一切的发生都是因为固特异在努力证明卡车充气轮胎的价值。

“1926年,销售气动卡车轮胎首次上涨。”

灰色(1939)的报价是有帮助的:

“气球轮胎的发展具有如此降低的负载浓度,即使交通量大大增加,近代经历的影响的破坏效果几乎消失了。”

在1928张纸中,通过Eckels提供了研究轮胎接触压力的早期努力。在固体橡胶,垫和气动轮胎上进行测量。固体橡胶轮胎具有高达1050kPa的接触压力。气动轮胎具有约700至800kPa的接触压力,用于轮胎充气压力为620kPa。由Baron [1942]在20世纪40年代初的飞机汇总的数据表明膨胀压力不超过350至590 kPa。

正如1949年公共道路管理局(Public Roads Administration)所表明的那样,当时交通输入到不断演变的路面设计程序中是多种多样的。Bob体育下载链接APP这包括使用车轮负荷大小不等的早期概念等效车轮负荷。

1948年纸张中的Hveem和Carmany表明,表面和底座的厚度与轮胎压力成比例和负载应用的数量。通过以下术语在拟议的加州厚度设计程序中的特点是:

在哪里:

P =有效轮胎压力(psi),

有效轮胎面积(in .2), 和

R =负载重复次数。

这个概念演变成等效车轮载荷。这项工作是基于20到42 kN(4500到9500磅)车轮载荷组的相对破坏性影响。为了更容易地总结可用的卡车交通(按车轴数分类),我们开发了等效车轮载荷(EWL)常数。表3给出了22 kN(5000磅)EWL常数的一个例子。Hveem和Carmany[1948]发现术语6 log EWL可以替代在厚度设计方程中。

表3。等效车轮载荷图解(来自Hveem和Carmany [948])

年度总设计ewl = 902,800

最终,在20世纪50年代末和60年代初,AASHO道路测试产生了等效的单轴负载概念。轴载等效是AASHO道路试验最广泛采用的结果之一。根据由结构编号定义的路面截面和终端使用性能指数(适用于柔性路面),可以使用多种等效系数。Bob体育下载链接APP计算AASHTO等效系数的基本方程[1981年AASHTO后]:

用于计算AASHTO等效因子的基本方程[AASHTO,1981]

在哪里

W =轴应用程序

=等价因子的倒数(其中W18 = 18,000磅单轴负载的数量

lx=轴负载

l2= Axle配置的代码

1 =单轴

2 =串联轴

3 = Tridem Axle(在1986年添加)

: t时刻的可用性损失与p时刻的潜在损失之比的函数t= 1.5

pt=“终端”可服务性指数

:使用增加的轴载应用来确定可维护性趋势一般形状的功能

SN =结构编号(以前称为“厚度指数”)

材料

关于路面使用的材料,一些最早的记录信息与水力水泥和罗马人有关;Bob体育下载链接APP然而,公平地说,已知最早使用水合石灰是在公元前6500年左右的叙利亚(比罗马人早6000多年——相差几百年)(Brown, 1987)。罗马人“发现”用粉状的水凝灰岩研磨火山凝灰岩可以产生一种水凝水泥(“水凝”是指它在水存在时变硬)。水化石灰是通过850°C以上加热石灰石来生产的,从而去除CO2并将石灰石转化为CaO。罗马人已知的第一次使用水力水泥大约发生在公元前120年(奇怪的是在罗马)。“最好”的火山凝灰岩品种是在波佐利镇(意大利西南海岸那不勒斯附近)附近发现的,这种物质被称为火山灰。此外,罗马人还了解了一些其他添加剂的使用,如血、猪油和牛奶。显然,血液(实际上是血红蛋白)是一种有效的空气吸入剂和增塑剂(考虑到温和的地中海气候,主要用途可能是可操作性)。

关于材料测试,1898年的重要性:美国测试和材料(ASTM)的成立性能。

以前讨论了一些早期的铺路材料;但是,比较一些价格可能很有意思。例如,在纽约港的1893年精制特立尼达湖沥青成本约为27至36美元至每吨36美元。要将这些成本调整到当代价格必须乘以至少一个十倍。因此,当今的成本约为270美元至每公吨360美元(或今天的两倍于今天的沥青水泥粘合剂),没有产品改进。(注意:1896年来自Byrne的原始沥青价格。

关于PCC抗压强度,Byrne在1896年报道,圣路易斯大桥经过6个月的PCC空气固化后抗压强度为8.3 MPa。他报告的其他抗压强度(据推测为19世纪90年代以前)从1.4 MPa(1个月大)到9.7 MPa(1岁大)。将这些结果与当代34.5到137.9 MPa的抗压强度进行比较。因此,在100年的时间里,PCC的强度增加了约100倍(极低比极高)。

Byrne还提供了一些伦敦木块人行道的成本数据。Bob体育下载链接APP在19世纪末,平均成本估计为每米0.70美元2每年。就今天的成本而言,这将是每米约7.00美元2每年或每年每年26,000美元。如果所有的WSDOT公路网络(例如,28,800道路)以类似的成本方式维持,它将花费约0.75亿美元(如今的五倍)。添加到这一点绝对不可接受的木块要求(每年约10亿电脑脚 - 假设七年的平均寿命 - 可能非常乐观地与当今的交通)。
布尔曼在他1908年的书中估计,大约是3300万米2“标准沥青路面”存在于美国,其中85%的本Bob体育下载链接APP用途特立尼达湖沥青作为粘合剂。这大致转化为大约2,700,000公吨的等效热混合(或由WSDOT购买的热混合物的年度量的大约三倍)。

最高可达20世纪30年代的材料特征倾向于专注于液体限制,可塑性指数和灰度等基本材料参数。不稳定材料的强度或承载力通常在内聚和摩擦角(如柯林斯和哈特,1936)所示。Goldbeck [1940]在他提出的设计方法中,以“路基支撑价值”为单位,以单位为单平方英寸(0至90psi)的单位,以“路基支撑价值”为特征。推荐的测试是直接在压实样品上使用轴承块。测试结果是轴承应力与嵌段压痕进入样品的曲线图。使用12.5mm的缩进用作获得“承载能力”或“路基支撑值”的目标值。

Burggraf在1938年,1939年和1940年的论文总结了在柔性路面层上进行了广泛的现场剪切试验的结果。Bob体育下载链接APP用小型便携式设备进行这些剪切试验,该装置使用抛物线板与正在测试的土壤接触[1938]。作为该试验结果的说明,在稳定的基础课程下评估了内聚路基土壤的测量剪切强度。报告了以下课程[1939]:

Hubbard和Field[1940]为沥青研究所所做的工作倾向于淡化路基承载值的重要性,相反,他们强调了路面挠度测试作为表征整体路面结构的一种方法的重要性。Bob体育下载链接APP

有一种材料表征测试对设计产生了巨大的影响,在某种程度上仍然如此,那就是加州承重比(CBR)的发展。加州公路部门的波特在1942年公路研究委员会的一篇论文中写道:

“轴承比试验于1929年设计,试图消除一些对现场加载试验的反对意见,并提供比较局部基础和亚基类材料的快速方法。”
波特列出了CBR实验室测试的一些积极方面:

  1. 通过现场静态负载测试的改善,其必须克服“整合变形”,因为CBR样本压实到现场预期的密度。加州使用静态现场轴承测试的尝试被判断为不成功;因此,重点是将路面性能与直接实验室测试相关联。Bob体育下载链接APP
  2. 具有附加额额(表示路面的重量)的实验室样品允许材料膨胀并达到现场存在的湿度的不利状态。Bob体育下载链接APP
  3. 渗透试验确定了材料对横向位移的阻力,从而产生了黏聚力和内摩擦的影响的综合措施。
  4. 该试验提供了一种比较地基和路基材料的快速方法。
  5. 通过研究和测试相关材料,可以在CBR值,路面厚度和性能之间建立经验关系。Bob体育下载链接APP

Figure 5 (from Porter’s paper [1942]) shows typical bearing values (psi) versus penetration (in.) for various materials ranging from “very poor subgrade” (CBR up to 5) to “good crushed rock bases” (CBR of 100). The CBRs are in terms of percentages since the bearing value is divided by 1,000 psi (0.1 penetration) or 1,500 psi (0.2 in. penetration) which represents the bearing value of a crushed rock material (refer to “standard curve 100%” in Figure 5).

图1.11(也来自Porter [1942])显示了从加州高速公路系统上的失败和良好的表演路面相关的12年开发的厚度设计曲线。Bob体育下载链接APP曲线“A”和“B”显示了光和中等交通的最小路面厚度。Bob体育下载链接APPU.S.陆军工程师的额外曲线加入了柔性机场路面的设计。Bob体育下载链接APP交通的轮胎充气压力为400 kPa。设计曲线还体现了躺在压实土壤上的路面结构的假设(至少300毫米的压实路基)。Bob体育下载链接APP搬运工的论文和由A.C.BENKEM的讨论进一步“加强了”限制路面偏转的概念,以实现设计目的。Bob体育下载链接APP

在20世纪30年代和40年代,三轴试验有两种用途:

  1. 抗剪强度(黏聚力和f角)的测定
  2. 估计与弹性模量类似的模量[理发师,1946;Worley,1943年,Palmer和Barber,1940]。

Worley于1943年报道了使用三轴测测试和堪萨斯柔性路面设计的变形结果模量。Bob体育下载链接APP在堪萨斯州测试中,根据最大骨料尺寸使用70×200mm或125×350mm的样品。使用三轴试验的应力 - 应变曲线估计变形模量。(Worley意识到,对于大多数路面材料,应力 - 应变的斜率不是恒定的,因此使用术语变形模量代替弹性模量。)这些模量在表1.4中所示的公式中使用。Bob体育下载链接APP

当时壳牌石油实验室(Shell Oil Laboratories)的Nijboer[1954]和加州大学伯克利分校(University of California at Berkeley)的Seed等人[1955]帮助路面社区认识到路面系统中重复加载的必要性。Bob体育下载链接APPNijboer报告了“沙盘”磨损过程的疲劳,Seed等人研究了反复加载对压实粘土强度和变形的影响。

总之,沥青和PCC路面的结构设计直至20世纪50年代(此部分停止)是与罗密斯开始的进化过程的函数,然后是TBob体育下载链接APPelford和Macatam。这场进化在20世纪30年代和1940年代大大加速了,希望有望建议。

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