[发明专利]一种重载交通柔性基层沥青路面设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及交通运输业中的公路沥青路面设计方法，特别涉及一种重载交通柔性基层沥青路面设计方法。

背景技术

我国已经建成通车的高等级公路中，90％以上是以半刚性材料为基层、沥青混凝土为面层的半刚性基层沥青路面。半刚性基层具有较高的强度与承载力、良好的整体稳定性和耐久性，为实现“强基薄面”的结构提供了可靠保证。鉴于半刚性基层材料自身固有的特性，半刚性基层沥青路面几乎不可避免的会在使用过程中产生反射裂缝，进而影响沥青路面的质量，降低沥青路面的使用寿命。为了防止和减少半刚性沥青路面反射裂缝，人们从多个方面展开了系统的研究，给出了许多处理措施，例如：增加基层材料中的粗骨料含量并严格设计级配，增加沥青面层厚度等，这些措施都不能从根本上经济、合理地解决半刚性基层沥青路面的开裂等病害问题。

柔性基层沥青路面由于其基层材料(沥青稳定碎石、级配碎石等)的刚度较小，同时可以吸收部分层底拉应力，大大减少路面开裂的可能性，从根本上解决沥青路面的反射裂缝问题。近年来在高速公路上得到了越来越广泛的应用。

沥青路面是由多层不同材料组成的层状体系，共同抵御行车荷载及自然环境的综合作用。我国现行的沥青路面设计方法是以设计交通荷载(累计当量轴次)条件下路面结构承载力(总体刚度)和沥青层或半刚性基层、底基层材料的疲劳开裂破坏为设计指标的，基于这一理念，将公路上行驶的不同车辆(轴载)按路面损坏等效的原则换算成标准轴载的作用进行计算分析。但是，近年来随着我国国民经济的快速发展，公路上实际运行的货车重载、超载情况严重，轴载大于130KN的大量存在。沥青路面常常达不到设计使用年限就出现早期破坏现象。

我国现行《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)规定：沥青路面设计采用双轮组单轴载100KN作为标准轴载，并给出了标准轴载的计算参数。各种车型的不同轴载应换算成标准轴载的当量轴次进行设计，并给出了换算公式。《公路沥青路面设计规范》3.1.2第3条还指出：这些轴载换算公式“适用于单轴轴载小于或等于130kN的各种车型的轴载换算”。对于重载条件下(轴载大于130KN)的轴载换算公式没有明确的规定，造成了沥青路面设计中无章可循的局面，不同设计人员采用的计算参数不统一，不能实际反映沥青路面的应力应变状态和实际工作情况。这种对于重载交通轴载换算方法的失误是造成许多沥青路面的设计结果与实际运行状态不一致，导致早期破坏的原因之一。

同时，为了应对重(超)载交通问题，沥青路面结构的面层厚度不断加厚。这样，重载交通柔性基层沥青路面在受力特点上明显有别于半刚性基层沥青路面，有其自身的特点，现行规范的设计方法不适用于重载交通条件下的柔性基层沥青路面设计。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种重载交通柔性基层沥青路面设计方法，本发明适用于柔性基层沥青路面的设计方法，保证了沥青路面的使用质量、安全性和耐久性，详见下文描述：

一种重载交通柔性基层沥青路面设计方法，所述方法包括以下步骤：

(1)分析沥青路面承受的交通量和交通组成情况获取车辆轴载分布，通过所述车辆轴载分布获取最大轴载；

(2)判断所述最大轴载是否属于重载交通，如果是，同时执行步骤(3)和步骤(4)；如果否，流程结束；

(3)根据重载交通现场实测得到的不同轴载作用下的实际弯沉值，经过分析计算，得到重载交通柔性基层沥青路面的轴载换算关系式；

(4)对重载交通条件下沥青路面材料和土基的性能进行分析和试验，获取沥青路面材料的应力与变形特性以及疲劳特性；

(5)获取重载交通柔性基层沥青路面材料、交通荷载与土基的设计参数；

(6)重载交通条件下柔性基层沥青路面结构的受力特性分析；

(7)初拟重载交通柔性基层沥青路面结构；

(8)根据设计弯沉值，计算各结构层厚度；

(9)根据所述各结构层厚度和所述重载交通条件下柔性基层沥青路面结构的受力特性分析，计算所述初拟重载交通柔性基层沥青路面结构的各结构层层底拉应力和路面极限承载力；

(10)判断所述各结构层层底拉应力和所述路面极限承载力是否满足预先设定的要求，如果是，执行步骤(11)；如果否，重新执行步骤(7)；

(11)修改或优化所述初拟重载交通柔性基层沥青路面结构，确定重载交通柔性基层沥青路面结构，流程结束。

其中，步骤(3)中的所述根据重载交通现场实测得到的不同轴载作用下的实际弯沉值，经过分析计算，得到重载交通柔性基层沥青路面的轴载换算关系式；