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透水沥青路面结构因其排水、抗滑、降噪等功能上的优良性能已经获得广泛应用。然而目前城市道路铺设透水沥青路面存在短期内功能性丧失、重载交通下混合料松散、水的冲刷与冻融作用下集料剥离等病害。本文以城市道路透水沥青路面路用性能提升为目标,采用室内力学性能试验的方法,研究了级配中关键筛孔通过率与粗集料性质对透水沥青路面路用性能影响,通过室内试验结果以层次分析法构建了关键筛孔通过率、集料球形度因素对透水沥青路面混合料的路用性能的综合影响权重,为城市道路透水沥青路面路用性能提升设计提供指导。首先,从城市道路透水沥青路面特点与主要病害出发,对现行配合比设计方法进行分析,设计室内试验方案与控制单一变量的级配设计方案,确定了室内试验使用的集料性质,使用70(2)基质沥青添加TPS高粘改性剂作为沥青胶结料,通过飞散试验确定TPS高粘改性剂掺量为13(4)时飞散损失最小,再通过析漏试验飞散试验确定最佳沥青用量,并修正经验公式中沥青膜厚度。其次,为研究级配中各关键筛孔通过率对混合料路用性能的影响,在控制变量的前提下,对9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm关键筛孔通过率进行改变,分别对9组级配的混合料进行单轴贯入试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验,试验结果表明级配中值的抗剪强度较高;各筛孔通过率均与残留稳定度有良好的线性相关性,2.36mm筛孔通过率对残留稳定度与残留劈裂强度影响最大,但其影响趋势相反;2.36mm筛孔通过率对混合料空隙率影响最大,4.75mm~9.5mm粒径集料是形成骨架空隙的关键粒径集料。再次,探究了集料形貌特征对混合料路用性能的影响,利用X-ray CT扫描技术对两种集料形貌特征进行分析,两种集料的分形维数相差较小,但球形度有明显差异;对同种级配使用两种集料成型混合料试件进行路用性能室内试验,结果表明混合料的空隙率、抗剪切强度、残留稳定度、残留劈裂强度随着集料球形度的增加均有较大提升,但由于空隙率的增加其马歇尔稳定度与劈裂强度随着集料球形度的增加略有下降。最后,以指导透水沥青路面混合料路用性能提升设计为目标,利用室内试验结果综合分析级配变化与集料形貌特征对混合料性能的影响大小,以层次分析法为分析工具,建立层次分析模型后根据室内试验结果确定方案层对准则层的权重矩阵。通过对城市道路透水沥青路面的典型病害进行分析,针对性的建立准则层对目标层的判断矩阵,经系统计算得到关键筛孔通过率与粗集料球形度对透水沥青路面路用性能的影响权重,其权重大小为:2.36mm筛孔通过率>粗集料球形度>4.75mm筛孔通过率>1.18mm筛孔通过率>9.5mm筛孔通过率。