[發明專利]一種保證重載交通瀝青路面使用壽命的路面設計方法

有效

• 申請號: 201110299329.9
• 申請日: 2011-10-08
• 公開（公告）號: CN102505599A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 肖田;王曉華;孫吉書;熊文勝;靳燦章;李海舢;嚴西華;董剛;楊春風;徐青;李洪亮;候志峰;徐桂興;熊軍;鄭利
• 申請（專利權）人: 天津市市政工程設計研究院
• 主分類號: E01C7/18
• 分類號: E01C7/18
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 溫國林

技術領域

本發明涉及交通運輸業中的公路瀝青路面設計方法，特別涉及一種保證重載交通瀝青路面使用壽命的路面設計方法。

背景技術

瀝青路面是由多層不同材料組成的層狀體系，共同抵御行車荷載及自然環境的綜合作用，瀝青路面的設計結果應能夠保證使用年限內的行車安全性和舒適性。

路面結構的受力是很復雜的，路面結構的不同組合形式、不同厚度和模量值選取會使不同的結構層的受力情況不同，尤其是在現今的重載、超載交通作用下，路面的受力規律不同于規范給出的計算方法，因而應該全面考慮影響瀝青路面破損的各個因素，科學計算和確定瀝青路面的力學響應規律，合理預測瀝青路面的使用壽命至關重要。

我國現行《公路瀝青路面設計規范》(JTG?D50-2006)規定：瀝青路面設計采用雙輪組單軸載100kN作為標準軸載，并給出了標準軸載的計算參數。各種車型的不同軸載應換算成標準軸載的當量軸次進行設計，給出了換算公式，并且采用彈性層狀理論體系計算軸載作用下的路面結構變形與受力情況，路面材料的技術特性、參數取值基本上是基于線彈性理論的，而試驗表明路面材料在重載交通作用下會表現出非線性性質，需要通過系統試驗，考察重載交通條件下路面材料的技術特性及參數取值。進而基于此進行路面結構變形與受力特性計算，分析材料特性、軸載特性對瀝青路面使用壽命的影響敏感性，計算影響系數，最后得出使用壽命預測模型。

現有的瀝青路面使用壽命預測方法基本上都是基于彈性層狀理論體系給出的，不能反映重載交通條件下路面材料的非線性特征，而實際上，在重載交通條件下，瀝青路面材料具有明顯的非線性特征，按照現有設計方法選定的設計參數和設計路面，其在重載交通作用下，理論應力應變狀態與實際情況不符。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于提供一種保證重載交通瀝青路面使用壽命的路面設計方法，本方法考慮了重載條件下路面材料的非線性特征，便于合理選定路面設計參數，構建了重載交通條件下瀝青路面使用壽命計算模型，詳見下文描述：

一種保證重載交通瀝青路面使用壽命的路面設計方法，所述方法包括以下步驟：

(1)在不同載荷條件下對瀝青路面進行性能分析和試驗，獲取瀝青路面材料的應力與變形特性、疲勞特性；

(2)根據所述瀝青路面材料的應力與變形特性、疲勞特性和設計路面的軸載情況，選定瀝青路面材料的設計參數；

(3)根據瀝青路面材料的設計參數分析瀝青路面結構的受力特性；

(4)構建重載交通條件下瀝青路面使用壽命計算模型；

(5)分析路面結構層厚度、剛度、土基模量、軸載對瀝青路面使用壽命影響的敏感性，確定瀝青路面使用壽命計算模型的計算參數；

其中，所述瀝青路面的使用壽命計算模型的計算參數包括：

面層厚度對使用壽命影響系數計算模型：

C₁＝0.9953e^0.0757(H-18)

式中：C₁——面層厚度對瀝青路面使用壽命的影響系數；

H——面層厚度(cm)；

面層模量對使用壽命影響系數計算模型：

C₂＝1.03×10^-3(E-1200)+1.0016

式中：C₂——面層模量對瀝青路面使用壽命的影響系數；

E——面層抗壓回彈模量(MPa)；

底基層厚度對使用壽命影響系數計算模型：

C₃＝0.9937e^{0.0656(H′-20)}

式中：C₃——底基層厚度對瀝青路面使用壽命的影響系數；

H′——底基層厚度(cm)；

底基層模量對使用壽命影響系數計算模型：

C₄＝1.002×10^-3(E₁-750)+1.0026

式中：C₄——底基層模量對瀝青路面使用壽命的影響系數；

E₁——底基層抗壓回彈模量(MPa)；

基層厚度對使用壽命影響系數計算模型：

C₅＝0.9824e^0.0828(h-40)

式中：C₅——基層厚度對瀝青路面使用壽命的影響系數；

h——基層厚度(cm)；