柔性路面設(shè)計(jì)方法

宋 楊

(黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院,黑龍江 哈爾濱 150080)

1 AASHTO路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

牙買加當(dāng)?shù)夭捎谩禔ASHTO路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1993版》中的柔性路面設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)方法如下：

(1)性能方程中各參數(shù)存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，為迭代方程，需要不斷試算SN，ZR和S0以滿足要求。

log10Wt18=ZR×S0+9.36×log10(SN+1)-

2.32×log10MR-8.07

(1)

其中，Wt18—營(yíng)運(yùn)期交通量；ZR—為給定可靠性的正態(tài)偏移；R—可靠性；S0—全局標(biāo)準(zhǔn)差；MR—有效的路床頂材料回彈模量；ΔPSI—路面服務(wù)能力指數(shù)；SN—路面的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)序列。

公式中涉及到的幾個(gè)參數(shù)的意義分別為

①W18預(yù)測(cè)交通量

(2)

②R可靠性

可靠性是考慮設(shè)計(jì)中各種確定性的參數(shù)，可以根據(jù)道路等級(jí)查詢。

③S0全局標(biāo)準(zhǔn)差

根據(jù)正態(tài)分布的統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，性能方程中所有性能參數(shù)均為均值，即設(shè)計(jì)可靠度為50%的值。為了得到較高的指定的可靠度，則W18必須小于Wt18一個(gè)正態(tài)偏移ZR。

即，

(3)

④MR有效的路床頂材料回彈模量，即中國(guó)規(guī)范中路基回彈模量

路基回彈模量可以通過試驗(yàn)確定，如不具備試驗(yàn)條件，可以通過標(biāo)準(zhǔn)CBR值，R-value，以及土的各種指數(shù)估計(jì)。

⑤ΔPSI路面服務(wù)能力指數(shù)

路面服務(wù)能力代表路面服務(wù)于特定的交通種類(小汽車及卡車)的能力。采用現(xiàn)狀服務(wù)指數(shù)(PSI)作為主要衡量指標(biāo)，PSI的范圍從0(無(wú)法使用的道路)到5(完美道路)。

ΔPSI=P0-Pt

(4)

Pt—終極服務(wù)指數(shù)，基于道路重建，改造，或重新鋪面之前的最低PSI指數(shù)。

P0=初始服務(wù)指數(shù)，根據(jù)AASHTO道路試驗(yàn)。

(2)根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)數(shù)及其他參數(shù)迭代求得需要的層厚；

(3)確定結(jié)構(gòu)序列SN

SN=a1D1+a2D2ms+a3D3m3

(5)

其中，a1,a2,a3—路面各層層位系數(shù)；D1,D2,D3—分別代表面層，基層和底基層的實(shí)際層厚；m2,m3—分別代表基層和底基層的排水系數(shù)。

2 中標(biāo)公路瀝青路面設(shè)計(jì)方法

中國(guó)規(guī)范中采用理論方法計(jì)算路面厚度，計(jì)算步驟如下：

(1)首先進(jìn)行累計(jì)當(dāng)量軸載換算，這一點(diǎn)與美國(guó)規(guī)范類似。

瀝青層需以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力作為驗(yàn)算指標(biāo)。驗(yàn)算瀝青層的彎沉和層底拉應(yīng)力時(shí)，各車型交通量按公式(6)換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量軸次N

(6)

N—以彎沉值和瀝青層底拉應(yīng)力作為計(jì)算指標(biāo)時(shí)換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次(次/d);ni—各種車型的軸載作用次數(shù)(次/d);P—標(biāo)準(zhǔn)軸載(KN);pi—被換算車型的各級(jí)軸載(KN);C1—軸載系數(shù);C2—輪組系數(shù);K—被換算車型的軸載級(jí)別。

(2)彎沉計(jì)算及層底拉應(yīng)力計(jì)算

計(jì)算彎沉值應(yīng)不大于于設(shè)計(jì)彎沉值ld。層底拉應(yīng)力應(yīng)不大于容許拉應(yīng)力σR。

路表彎沉值計(jì)算公式如下，

(7)

式中：

ls—路表計(jì)算彎沉值(0.01 mm)；F—彎沉綜合修正系數(shù)；p,δ—標(biāo)準(zhǔn)車型所對(duì)應(yīng)的輪胎接地壓強(qiáng)(MPa)和當(dāng)量圓半徑(cm)；αc—理論彎沉系數(shù)；E0—土基抗壓回彈模量值(MPa)；E1—面層抗壓回彈模量(MPa)。

層底最大拉應(yīng)力計(jì)算方法如下，

(8)

其他符號(hào)意義同前式。

(3)三層體系計(jì)算法

中國(guó)規(guī)范中路面計(jì)算具體操作時(shí)常采用三層體系法。因?yàn)閷?shí)際路面設(shè)計(jì)時(shí)存在上面層，下面層，上基層，下基層，底基層等多層材料，為了計(jì)算可行將多層體系換算成三層體系。

計(jì)算路表彎沉值時(shí)，h1，E1,E2,En不變，把第二層及其以下各層按下式換算模量為E2，當(dāng)量層厚度為H而構(gòu)成三層體系。H的換算公式如下。

(9)

層底拉應(yīng)力計(jì)算時(shí)，換算方法類似。僅僅是層底拉應(yīng)力計(jì)算當(dāng)量層的位置不一樣導(dǎo)致?lián)Q算方法略有差別。