[发明专利]一种面向使用性能的沥青路面正向设计方法及应用

说明书

本公开提供了一种面向使用性能的沥青路面正向设计方法及应用，根据道路交通参数调查分析结果和设计使用年限，计算各设计指标对应的设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数；根据道路所在地典型结构层初拟路面结构及各结构层厚度，初步拟定路面结构层动态模量和泊松比；根据确定的设计年限内当量设计轴载累计作用次数和初拟路面结构，计算路面结构力学响应、沥青路面材料设计指标，确定材料指标极值；根据确定的极值，确定路面材料，结合设置的路面结构，选定路面正向设计方案。本公开在满足设计年限内轴载作用次数而路面无结构性病害的前提下，增加可用于道路建设的路面材料范围，实现材料的最大化利用。

技术领域

本公开涉及土木建筑领域，具体涉及一种面向使用性能的沥青路面正向设计方法及应用。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

《公路沥青路面设计规范》中将路面结构设计与混合材料设计结合起来，通过路面结构验算确定材料设计参数、初拟路面结构层组合和结构层厚度的合理性，结构验算指标包括：沥青混合料层疲劳开裂寿命、无机结合料稳定层疲劳开裂寿命、沥青混合料层永久变形量、路基顶面压应变和低温开裂指数等。基于上述参数的路面设计方法可以保证设计结果满足道路性能要求，但是，据发明人了解，该方法的具体实施过程中需要设计人员有较丰富的工程经验，才能较为准确的确定设计参数，对经验不足的设计人员，多套用现有路面结构，验算结果虽仍能满足要求，但会造成材料和时间等资源的浪费。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种面向使用性能的沥青路面正向设计方法及应用，本公开在满足设计年限内轴载作用次数而路面无结构性病害的前提下，增加可用于道路建设的路面材料范围，实现材料的最大化利用。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种面向使用性能的沥青路面正向设计方法，包括以下步骤：

根据道路交通参数调查分析结果和设计使用年限，计算各设计指标对应的设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数；

根据道路所在地典型结构层初拟路面结构及各结构层厚度，初步拟定路面结构层动态模量和泊松比；

根据确定的设计年限内当量设计轴载累计作用次数和初拟路面结构，计算路面结构力学响应、沥青路面材料设计指标，确定材料指标极值；

根据确定的极值，确定路面材料，结合设置的路面结构，确定路面正向设计方案。

作为进一步的限定，根据《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2017)附录A计算方法计算设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数。

作为进一步的限定，确定道路所在地的路基土质和路基顶面当量回弹模量及当地温度湿度条件，并依据此进行路面结构组合及各结构层厚度的初步拟定。

作为进一步的限定，初拟回弹模量为规范规定的最小值。

作为进一步的限定，根据《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2017)附录B的分层方法，将沥青混合料层分为多个分层，初步确定各分层厚度，采用双圆均布垂直荷载作用下的弹性层状连续体系理论，计算无机结合料稳定层的层底拉应力，沥青混合料层各分层的顶面竖向压应力，进而得到各分层的永久变形修正系数。

作为进一步的限定，利用沥青路面结构设计方程反算沥青路面材料指标，给出材料设计指标极值。

作为进一步的限定，若材料指标值大于规范对材料性能的要求，需对各层模量进行调整，若材料指标值小于规范对材料性能的要求，则取材料设计指标最小值作为材料指标的极值。

还包括判断是否进行防冻厚度的验算，如果进行，则在确定路面各层材料后，进行防冻厚度的验算，如果不进行，则选定路面正向设计方案。