柔性路面设计方法

宋 杨

(黑龙江省公路勘察设计院,黑龙江 哈尔滨 150080)

1 AASHTO路面结构设计方法

牙买加当地采用《AASHTO路面结构设计1993版》中的柔性路面设计方法，设计方法如下：

(1)性能方程中各参数存在对应关系，为迭代方程，需要不断试算SN，ZR和S0以满足要求。

log10Wt18=ZR×S0+9.36×log10(SN+1)-

2.32×log10MR-8.07

(1)

其中，Wt18—营运期交通量；ZR—为给定可靠性的正态偏移；R—可靠性；S0—全局标准差；MR—有效的路床顶材料回弹模量；ΔPSI—路面服务能力指数；SN—路面的设计结构序列。

公式中涉及到的几个参数的意义分别为

①W18预测交通量

(2)

②R可靠性

可靠性是考虑设计中各种确定性的参数，可以根据道路等级查询。

③S0全局标准差

根据正态分布的统计学原理，性能方程中所有性能参数均为均值，即设计可靠度为50%的值。为了得到较高的指定的可靠度，则W18必须小于Wt18一个正态偏移ZR。

即，

(3)

④MR有效的路床顶材料回弹模量，即中国规范中路基回弹模量

路基回弹模量可以通过试验确定，如不具备试验条件，可以通过标准CBR值，R-value，以及土的各种指数估计。

⑤ΔPSI路面服务能力指数

路面服务能力代表路面服务于特定的交通种类(小汽车及卡车)的能力。采用现状服务指数(PSI)作为主要衡量指标，PSI的范围从0(无法使用的道路)到5(完美道路)。

ΔPSI=P0-Pt

(4)

Pt—终极服务指数，基于道路重建，改造，或重新铺面之前的最低PSI指数。

P0=初始服务指数，根据AASHTO道路试验。

(2)根据设计结构数及其他参数迭代求得需要的层厚；

(3)确定结构序列SN

SN=a1D1+a2D2ms+a3D3m3

(5)

其中，a1,a2,a3—路面各层层位系数；D1,D2,D3—分别代表面层，基层和底基层的实际层厚；m2,m3—分别代表基层和底基层的排水系数。

2 中标公路沥青路面设计方法

中国规范中采用理论方法计算路面厚度，计算步骤如下：

(1)首先进行累计当量轴载换算，这一点与美国规范类似。

沥青层需以设计弯沉值和沥青层层底拉应力作为验算指标。验算沥青层的弯沉和层底拉应力时，各车型交通量按公式(6)换算成标准轴载P的当量轴次N

(6)

N—以弯沉值和沥青层底拉应力作为计算指标时换算成标准轴载的当量轴次(次/d);ni—各种车型的轴载作用次数(次/d);P—标准轴载(KN);pi—被换算车型的各级轴载(KN);C1—轴载系数;C2—轮组系数;K—被换算车型的轴载级别。

(2)弯沉计算及层底拉应力计算

计算弯沉值应不大于于设计弯沉值ld。层底拉应力应不大于容许拉应力σR。

路表弯沉值计算公式如下，

(7)

式中：

ls—路表计算弯沉值(0.01 mm)；F—弯沉综合修正系数；p,δ—标准车型所对应的轮胎接地压强(MPa)和当量圆半径(cm)；αc—理论弯沉系数；E0—土基抗压回弹模量值(MPa)；E1—面层抗压回弹模量(MPa)。

层底最大拉应力计算方法如下，

(8)

其他符号意义同前式。

(3)三层体系计算法

中国规范中路面计算具体操作时常采用三层体系法。因为实际路面设计时存在上面层，下面层，上基层，下基层，底基层等多层材料，为了计算可行将多层体系换算成三层体系。

计算路表弯沉值时，h1，E1,E2,En不变，把第二层及其以下各层按下式换算模量为E2，当量层厚度为H而构成三层体系。H的换算公式如下。

(9)

层底拉应力计算时，换算方法类似。仅仅是层底拉应力计算当量层的位置不一样导致换算方法略有差别。