1 性路面設(shè)計(jì)方案 美國(guó)各州公路及運(yùn)輸工作者協(xié)會(huì)（ 推薦的方法是以 50 年代后期和 60年代初在渥太華、伊利諾伊州進(jìn)行的 計(jì)委員會(huì)于 1961 年第一次出版了暫行設(shè)計(jì)指南， 1972 和 1981 年又作了修訂。 19841985 年，路面設(shè)計(jì)委員會(huì)和顧問(wèn)小組根據(jù) 目 204 的研究情況對(duì)指南作了修訂和擴(kuò)大，并于 1986年出版了現(xiàn)行指南。 現(xiàn)行的指南中仍用作為基本模型， 但是作了修正和擴(kuò)大，使其能適用于美國(guó)其他地區(qū)。應(yīng)注意，初始方程是在給定的氣候條件下，針對(duì)某種特定的路面材料和地基土推導(dǎo)出來(lái)的。試驗(yàn)地點(diǎn)氣候溫和，年降水量約為 8644平均冰凍深度約為7118地基土屬于 水條件不良， 4。 一、設(shè)計(jì)變量 本節(jié)介紹一些與柔性路面和剛性路面都有關(guān)的一般設(shè)計(jì)變量。其他變量如有效路基土回彈模量和結(jié)構(gòu)數(shù)將分別在 （一）時(shí)間約束 為了充分利用 可能獲得的資金， 少包括一次大修期。因而，分析年限應(yīng)等于或大于工作年限，如下所述。 1、 工作年限 工作年限是指初建的路面結(jié)構(gòu)至需要大修以前的時(shí)間，或者是兩次大修之間的時(shí)間。它相當(dāng)于新建的、重建的或經(jīng)過(guò)大修的結(jié)構(gòu)，由其初始服務(wù)能力，損壞至最終服務(wù)能力所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。設(shè)計(jì)者必須在部門(mén)的經(jīng)驗(yàn)和政策所規(guī)定的最小和最大允許范圍內(nèi)選定工作年限。工作年限的選定受如下因素的影響：路面的功能等級(jí)，維護(hù)的類(lèi)型和水平，用于初期修建的資金，壽命周期費(fèi)用和其它工程上的考慮。 2 2、 分析年限 分析年限為任何設(shè)計(jì)策略所必須包括的時(shí)段。它可以和選用的工作年限相同。然而，由于實(shí)際工作制約，對(duì)所需的分析年限，可能要考慮分期修建或者計(jì)劃大修。過(guò)去，路面常按 20 年工作年限進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析。現(xiàn)在建議采用較長(zhǎng)的分析年限，因?yàn)楦鶕?jù)壽命周期費(fèi)用這樣可能更符合比較長(zhǎng)期的策略。表 分析年限長(zhǎng)短的準(zhǔn)則 表 路條件 分析年限（年） 公路條件 分析年限（年） 市區(qū)大交通量 郊區(qū)大交通量 3050 2050 小交通 量路面 小交通量集料面層 1525 1020 來(lái)源：引自 986) （二）交通 設(shè)計(jì)方法是以預(yù)計(jì) 8018積當(dāng)量單軸荷載（ 根據(jù)的。節(jié)介紹了用于柔性路面和剛性路面的當(dāng)量軸載系數(shù)（ 確定方法。 議應(yīng)用表 用表 若路面設(shè)計(jì)采用的分析年限內(nèi)沒(méi)有任何大修或重新罩面，則所需要的是整個(gè)分析年限內(nèi)的總 而，若考慮分期修建，預(yù)期要進(jìn)行大修或重 新罩面，就需要有累積 時(shí)間變化的曲線或方程式，由此可以得到任意階段的 （ 三 ） 可靠度 路面可靠度的概念在 已作過(guò)介紹?？偟膩?lái)說(shuō)，可靠度是將某種可靠度引入設(shè)計(jì)過(guò)程的方法，保證各種設(shè)計(jì)方案在分析年限內(nèi)一直有效。設(shè)計(jì)所用的可靠度水平應(yīng)隨交通量、交通疏散的難度和公眾對(duì)預(yù)期效率的增加而提高。表 供了不同功能等級(jí)所建議的可靠度水平。 3 對(duì)不同功能等級(jí)所建議的可靠度水平 表 能等級(jí) 建議的可靠度水平 功能等級(jí) 建議的可靠度水平 市區(qū) 郊區(qū) 市區(qū) 郊區(qū) 州際或其它高速公路 主要干線 85099 80595 集散道路 地方線 8095 5080 7595 5080 注：成果基于 面設(shè)計(jì)特別工作組的調(diào)查。 來(lái)源：引自 986) 應(yīng)用可靠度的概念要求選用能反映當(dāng)?shù)貤l件的標(biāo)準(zhǔn)差。建議標(biāo)準(zhǔn)差對(duì)柔性路面采用 剛性路面采用 些相當(dāng)于方差為 于表 所示的值。 當(dāng)考慮分期修建時(shí)，各時(shí)期的可靠度組合起來(lái)必須滿足總的可靠度： R 期 =（ R 總 ） 1/n 式中 如，預(yù)計(jì)分兩期修建，要求的總可靠度為 95%，各期的可靠度必須為（ 1/2,即 （四）環(huán)境影響 有包括溫度和濕度長(zhǎng)期作用對(duì)服務(wù)能力降低的影響。若在某一地區(qū)膨脹性粘土和凍脹問(wèn)題嚴(yán)重，且沒(méi)有作特殊的調(diào)正，應(yīng)該計(jì)算分析年限內(nèi)服務(wù)能力的降低量，并且加到由累積交通荷載要求能力上去。圖 境引起的降低量為膨脹和凍脹兩者降 低量的總和。此曲線圖可用于計(jì)算任意中間時(shí)刻服務(wù)能力的降低量。例如，在 13 年末，降低量為 然，若只考慮膨脹或凍脹，圖中只有一條曲線。這些曲線的形狀表明，隨著因環(huán)境產(chǎn)生的服務(wù)能力降低量的增加，增長(zhǎng)率隨之減小。這對(duì)于分期修建是有利的，因?yàn)榇蟛糠纸档桶l(fā)生在前期，而在后期可以以少量的附加降低量予以調(diào)正。 由于路基膨脹產(chǎn)生的服務(wù)能力降低取決于膨脹率常數(shù)，豎向升高的可能性和膨脹的概率；由于凍脹產(chǎn)生的服務(wù)能力降低取決于凍脹率、服務(wù)能力降低的最大可能性和凍脹的概率。計(jì)算這些降低量的方法見(jiàn) 計(jì)指南附錄 G。 4 （五）服務(wù)能力 必須確定初始和最終的服務(wù)能力指數(shù)，以便計(jì)算用于設(shè)計(jì)方程的能力變化值 始服務(wù)能力指數(shù)為路面類(lèi)型和施工質(zhì)量的函數(shù)。根據(jù) 常用值對(duì)柔性路面為 剛性路面為 終服務(wù)能力指數(shù)為需要大修、重新罩面之前所允許的最低指數(shù)。對(duì)主要公路的設(shè)計(jì)建議取指數(shù)為 更高的值，對(duì)交通量小的公路為 于較次要的公路，要求初期基建投資最少，建議減少設(shè)計(jì)年限或者總交通量，而不建議采用小于 二、 設(shè) 計(jì)方程式 最初的方程式是完全基于 路試驗(yàn)的成果，而后考慮到土基和氣候條件與試驗(yàn)路不同，通過(guò)理論和經(jīng)驗(yàn)對(duì)此作了修正。 (一 )最初的方程式 以下為根據(jù) 路試驗(yàn)，為柔性路面推導(dǎo)的基本方程式（ 1962）： （ t = 3 . 2 3125 . 1 9 3 . 2 320 . 0 8 1 ( )0 . 4 0( 1 ) L 5 )1+中 時(shí)間為 即 Gt=(,應(yīng)注意 柔性路面的初始服務(wù)能力； 設(shè)計(jì)與荷載變量的函數(shù)，如式（ 示，該值影響 隨 設(shè)計(jì)與荷載變量的函數(shù)，如式（ 示它表示 預(yù)期的荷載作用次數(shù)，由式（ 以看出，當(dāng) =t 在時(shí)間 在時(shí)間 單軸或雙軸組荷載 (軸的編碼，單軸為 1，雙軸為 2； 路面結(jié)構(gòu)數(shù)，用下式 計(jì)算： SN=中 層和底基層的層位系數(shù)； 3分別為面層、基層和底基層的厚度。 若采用當(dāng)量 808軸荷載，方法大為簡(jiǎn)化。將式 ( ( (并，并令 8和 ，可得如下方程： 18 5 . 1 9l o g ( 4 . 2 ) / ( 4 . 2 1 . 5 ) l o g 9 . 3 6 l o g ( 1 ) 0 . 2 0 0 . 4 1 0 9 4 / ( 1 ) N （ 式中 t 時(shí)間內(nèi) 80軸荷載的作用次數(shù)而 最終服務(wù)指數(shù)。式(適用于 路試驗(yàn)，有效土基回彈模量為 000柔性路面。 6 （二）修正的方程式 對(duì)于其它土基和環(huán)境條件，式 (正為 18 5 . 1 9l o g ( 4 . 2 ) / ( 4 . 2 1 . 5 ) l o g 9 . 3 6 l o g ( 1 ) 0 . 2 0 2 . 3 2 l o g 8 . 0 70 . 4 1 0 9 4 / ( 1 ) N (式中 注意，當(dāng) 000式 (式 (同。若考慮當(dāng)?shù)氐慕邓团潘畻l件，式 (正為 SN=中 式 (性能方程式，它給出了 降至 08軸荷載的允許作用次數(shù)。若預(yù)期的作用次數(shù) 計(jì)的可靠度僅為 50%，因?yàn)槭?(的所有變量均為均值。為了得到較高的可靠速水平， 須小于 個(gè)正態(tài)偏移 如圖 7 1 8 1 80l o g l o g (式中 的正態(tài)偏移，而 定，由 表 不同可靠度水平的標(biāo)準(zhǔn) 正態(tài)偏移 表 靠度（ %） 標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)偏移（ 可靠度（ %） 標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)偏移（ 50 60 70 75 80 85 90 91 92 3 94 95 96 97 98 99 式 ( (并，并以 18=N+1) . 1 9l o g / ( 4 . 2 1 . 5 ) 2 . 3 2 l o g 8 . 0 70 . 4 1 0 9 4 / ( 1 ) I 式 (柔性路面的最終設(shè)計(jì)方程式。圖 諾謨圖。 算機(jī)程序也能求解式 (并完成設(shè)計(jì)步驟。 8 例 知 106， R=95%,R=000和 N。 解： 如圖 箭頭所示，由 R=95%開(kāi)始，通過(guò) 18=5 106、000 后與 此 用圖求 方便，因?yàn)橛檬?(解 麻煩，還要用試算法。如果用式 (為精確。 例 知 R=95%,R=000 式 ( ：對(duì) R=95%，由表 R=式 ( 18=+1)+094/(6)000) 106，該值與前例中的 5 106吻合。 三、有效路基土回彈模量 有效路基土回彈模量相當(dāng)于實(shí)際季節(jié)模量值產(chǎn)生同樣損傷的當(dāng)量模量。下面介紹計(jì)算柔性路面相對(duì)損傷 9 （一）相對(duì)損傷 由式 ( 18的影響可用下式表示： 18=其中 除最后兩項(xiàng)之外的總和。式 (寫(xiě)成： 18 8 2 . 3 21 . 1 8 1 0 若 傷率為預(yù)期的和允許的荷載重復(fù)作用數(shù)之比，可用下式表示： 8 2 . 3 28 2 . 3 2 (1 . 1 8 1 0 )/ (1 . 1 8 1 0 ) C 若 積損傷率為 8 2 . 3 28 2 . 3 211/ 1 (1 . 1 8 1 0 )/ (1 . 1 8 1 0 ) W n C n 令式 ( (相等，得 8 2 . 3 2 8 2 . 3 2111 . 1 8 1 0 (1 . 1 8 1 0 ) 式 (用于確定用季節(jié)模量 R。108可以消去，使方程式簡(jiǎn)化， 計(jì)指南保留此系數(shù)，并定義相對(duì)損傷 二）有效路基土回彈模量的計(jì)算 圖 計(jì)算有效路基土回彈模 量用表，圖中還有式 (及圖解 一年劃分為路基土回彈模量不同的 若干時(shí)期。最短的時(shí)期為半個(gè)月。這些季節(jié)模量可根據(jù)與土的溫度和濕度狀況相關(guān)的公式或者根據(jù)非破損彎沉測(cè)試來(lái)確定。 10 在圖中，用表 5正常模量為 31500， 12 個(gè)月的土基模量作為舉例。每個(gè)月的相對(duì)損傷可由豎向刻度得到，或由式 (算得出，總和為 于表的下面。平均相對(duì)損傷 =2=200 在上例中，月回彈模量變化很大。最大值和最小值都位于豎 向刻度之外，只能用式 (算。僅五月份損傷約占 65%。200低，比正常模量 500很多的原因。 11 四、 結(jié) 構(gòu) 數(shù) 結(jié)構(gòu)數(shù)為層厚、層位系數(shù)和排水系數(shù)的函數(shù)，可用式 (算。 （一）層位系數(shù) 層位系數(shù) 位厚度具有的相對(duì)功能。層位系數(shù)可由試驗(yàn)路或附屬路段，如同 者采用圖 質(zhì)有關(guān)的關(guān)系式來(lái)確定。建議按回彈這一最基本的材料性質(zhì)來(lái)確定層位系數(shù)。確定某一種材料回彈模量的方法與材料的種類(lèi)有關(guān)。除了勁度大的材料如 行試驗(yàn)之外，所有其他材料可以應(yīng)用回彈模量試驗(yàn)方法 (274)進(jìn)行試驗(yàn)。 依照 計(jì)指南，這里所用符號(hào) 3系分別用于 層和底基層。 1、 瀝青混凝土面層 圖 密級(jí)配 層位系數(shù)與 210回彈模量的關(guān)系曲線圖。選用模量大于 50000層位系數(shù)應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎，因?yàn)椴捎眠@樣大的模量將增加溫度和疲勞開(kāi)裂的可能性。 路試驗(yàn)所用密級(jí)配 值相當(dāng)于回彈模量為 50000 12 2、 未處理的和穩(wěn)定處理的基層 圖 用于計(jì)算未處理的、瀝青穩(wěn)定和水泥穩(wěn)定處理基層的層位系數(shù) 列方程也可代替圖 于根據(jù)回彈模量 值相當(dāng)于基層回彈模量為 2070000 如式 (示，未處理粒狀材料的回彈模量與應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)，重新寫(xiě)成： 1 層材料常用 0008000之間， 于具體的基層材料， 2值采用 274 方法確定。若無(wú)這方面的材料，可以用表 未處理基層材料常用 表 分狀況 2 干 600010000 濕 40006000 20004000 層的回彈模量不僅是 2的函數(shù)，而且還是應(yīng)力狀態(tài)的函數(shù)?；鶎拥膽?yīng)力狀態(tài)值隨路基土回彈模量值和面層的厚度而變化。常用的值示于表 已知 可用式（ 定 13 基層常用應(yīng)力狀態(tài)值 表 青混凝土厚度 (路基土回彈模量 （ 瀝青混凝土厚度 (路基土回彈模量（ 3000 7500 15000 3000 75000 15000 小于 2 24 20 10 25 15 30 20 46 大于 6 5 5 10 5 15 5 粒料底基層 圖 用于計(jì)算粒料底基層的層位系數(shù) 3的相互關(guān)系可用下式表示： 值相當(dāng)?shù)幕貜椖Ａ繛?1045000和粒料基層一樣，粒料底基層的 2值也可用回彈模量試驗(yàn) (定，或者由 表 算得到。 路試驗(yàn)中底基層的 和 于表 粒料底基層常用 表 水分狀況 k1 潮濕 濕 60008000 40006000 15004000 14 路試驗(yàn)底基層材料的回彈模量 表 分狀況 k1 k 應(yīng)力狀態(tài) 5 0 潮濕 濕 5400 4600 4183 12082 18090 15410 21497 18312 （二）排水系數(shù) 對(duì)于粒料基層和底基層，應(yīng)當(dāng)根據(jù)排水的質(zhì)量和實(shí)際的含水量，采用排水系數(shù) 正層位系數(shù)，如式 (。在 些排水系數(shù)均等于 1，如式 (示。 表 式為建議用于柔性路面未處理基層和底基層材料的排水系數(shù)。排水質(zhì)量以水自基層和底基層排 出時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)度量，而主要取決于其滲透性。路面結(jié)構(gòu)含水量接近飽和狀態(tài)的時(shí)間百分?jǐn)?shù)，取決于年平均降水量和主要的排水條件。 柔 性路面 未處理基層和底基層的 排水系數(shù) 表 水質(zhì)量 路面結(jié)構(gòu)含水量接近飽和狀態(tài)的時(shí)間百分?jǐn)?shù) 等級(jí) 水排除時(shí)間 小于 1% 15% 525% 大于 25% 優(yōu) 好 良 差 很差 2h 1d 1 周 1 月 永不排干 源：引自 986) 15 五、 層厚的選用 當(dāng)初始路面的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)數(shù) 定之后，需要選用一組厚度，使得按式 (算所得的 于所需要的 注意，式 (不是只有一個(gè)唯一解?？梢杂性S多種層厚的 組合，因此必須考慮投資的效益，以及施工和維護(hù)的制約，防止出現(xiàn)不切實(shí)際的設(shè)計(jì)。從費(fèi)用 效益的觀點(diǎn)來(lái)看，若 于相應(yīng)的層位系數(shù)乘以排水系數(shù)之后的比值，則最經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)是增加 用最小的基層厚度。 （一）最小厚度 通常采用小于某個(gè)最小厚度的材料層，是不切實(shí)際和不經(jīng)濟(jì)的。此外，從交通的角度考慮，為了穩(wěn)定起見(jiàn)，也要求采用某些最小厚度。表 示為瀝青面層和粒料基層的最小厚度。由于這些最小厚度在一定程度上取決于當(dāng)?shù)氐膶?shí)踐和條件，如果需要，這些值是可以改變的。 瀝青面層和粒料基層的 最小厚度 表 通（ 瀝青混凝土 粒料基層 交通（ 瀝青混凝土 粒料基層 小于 50000 50001150000 150001500000 4 4 5000012000000 20000017000000 大于 7000000 6 6 16 （二）一般方法 厚度設(shè)計(jì)方法通常由頂部開(kāi)始，如圖 示，并詳述如下： 17 六、 分期修建 若工作年限小于分析年限，任何選用的初始結(jié)構(gòu)在分析年限結(jié)束前都需要鋪設(shè)加厚層。建議初始結(jié)構(gòu)采用與工作年限相應(yīng)的厚度。從壽命周期的費(fèi)用分析來(lái)看，選用薄的初始結(jié)構(gòu)，其將會(huì)縮短使用期，對(duì)于同樣的分析年限結(jié)束之前，需要更厚的加厚層。分期修建的初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與新建工程是一樣的，只是必須綜合考慮整個(gè)時(shí)期的可靠度。分期修建的加厚層設(shè)計(jì)方法在第13章介紹。 若服務(wù)能力的降低只是由于交通荷載所引起的，工作年限與 關(guān)，對(duì)某一無(wú)能力減小量的工作年限的長(zhǎng)短可由圖 直接由式 (定。然而，若服務(wù)能力的減小是由于 交通荷載和路基膨脹和凍脹環(huán)境影響兩方面造成的，則對(duì)于某一最終服務(wù)能力的使用期只能迭代法確定，下面舉例說(shuō)明。 例 知以下設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)，求所需的工作年限：結(jié)構(gòu)數(shù) 靠度 R=95%，標(biāo)準(zhǔn)離差 s，初始服務(wù)能力 p，最終服務(wù)能力 5.2效路基土回彈模量 35 （ 5 000由于膨脹和凍脹兩者產(chǎn)生的 如圖 通與時(shí)間的關(guān)系為 618 1 0 1 0 1 . 0 3 1 或 187 7 . 9 l o g ( 1 )61 0 1 0解：首先假設(shè) Y=13 年。由圖 環(huán)境影響產(chǎn)生的 因交通作 用 產(chǎn) 生 的 。由式（ 或 圖618 W 。由式（ Y=，該值比假設(shè)的 13年小很多。 再假設(shè) 3年和 圖 環(huán)境影響產(chǎn)生 18 的 因交通作用產(chǎn)生的 P S I 。由式（ 圖 618 W。由式（ Y= 最后，假設(shè) Y=(9+2=圖 環(huán)境影響產(chǎn)生的 因交通作用產(chǎn)生的 P S I 。由式（ 圖618 W 。由式（ ,Y=值接近于所假設(shè)的 。當(dāng)假設(shè)值與計(jì)算值之差小于一年，不需再迭代，兩個(gè)值的平均值可用作使用期。因此，使用期 =（ 。 七、與地瀝青學(xué)會(huì)法比較 由于設(shè)計(jì)變量不同，很難對(duì)兩種不同的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行比較。 計(jì)方法應(yīng)用可靠度概念，對(duì)所有變量，包括有效路基土回彈模量在內(nèi)，都采用平均值。地瀝青學(xué)會(huì)法不考慮可靠度，而是根據(jù)交通水平，采用比 60% 試驗(yàn)值小的正常土基回彈模量。如圖 例題所示，正常土基回彈模量 314500相當(dāng)于有效路基土回彈模量 2 200由于在 中，回彈模量是基于平均值，而在地瀝青學(xué)會(huì)法中是 60%值，因此 有理由假設(shè) 的有效路基土回彈模量為 3 000大致相當(dāng)于地瀝青學(xué)會(huì)法中的正常模量 314 500=95%，標(biāo)準(zhǔn)離差 S，全厚式 層位系數(shù) 。這些用于主要公路設(shè)計(jì)是合適的。 表 示為 所需全厚式 厚度與地瀝青學(xué)會(huì)法所需厚度的比較情況。假設(shè)三種 度為 127、 254 和 3815、 10 和 15結(jié)構(gòu)層數(shù)是按 的 定。根據(jù)這些所得的 圖 以看出，兩面三刀種方法吻合很好。地瀝青學(xué)會(huì)法所得的厚度比 1 19 和 厚度的比較 表 度（ 度 (200 360000 6800000 了便于設(shè)計(jì)者掌握所設(shè)計(jì)的路面結(jié)構(gòu)實(shí)際受力狀態(tài)，同時(shí)還將設(shè)計(jì)彎沉值和各抗拉結(jié)構(gòu)層的容許應(yīng)力一起打印出來(lái)。 美國(guó) 這是美國(guó)各州公路與運(yùn)輸官員協(xié)會(huì)（ 據(jù) 路試驗(yàn) 結(jié)果而制訂的方法 4 一、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)考慮 計(jì)方法采用現(xiàn)時(shí)服務(wù)能力指數(shù)（ 為衡量路面使用性能的指標(biāo)，其值可通過(guò)對(duì)路面的使用性能進(jìn)行客觀量測(cè)和主觀評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法確定。 25 . 0 3 1 . 9 1 l g ( 1 ) 0 . 0 1 1 . 3 8P S I S V C P R D 式中： 輪跡帶縱斷面的平均坡度方差 ,運(yùn)用 C 已發(fā)展成網(wǎng)狀裂縫的裂縫面積，以 面計(jì)； P 修補(bǔ)的面積，包括表面修補(bǔ) 和補(bǔ)坑，以 20 平均車(chē)轍濃度，這是用 的直尺，從車(chē)轍最深處中點(diǎn)量出，每陋 后取其平均值。 瀝青路面剛修好時(shí)的初始服務(wù)能力0想為中等施工水平的典型狀態(tài)）；到達(dá)需進(jìn)行改建時(shí)的終端服務(wù)能力0要公路）或 要公路）。 路面的服務(wù)能力從初始狀態(tài)變化到終端狀態(tài)所經(jīng)歷的時(shí)段稱(chēng)為使用性能期。使用性內(nèi)路面 服務(wù)能力指數(shù)的變化量： 0即作為路設(shè)計(jì)的使用性能標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)需要規(guī)定服務(wù)能力的初始和終端值，由此確定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 值。 立 同路面結(jié)構(gòu)數(shù) 作用次數(shù) 185 . 1 9 2 1 . 5l g 9 . 3 6 l g ( 1 ) 0 . 2 0 2 . 3 2 l g 8 . 0 710940 . 4( 1 )S E N E 式中： 與目標(biāo)可靠 應(yīng)的可靠指標(biāo)； 交通預(yù)估和使用性能預(yù)估和使用性能預(yù)估的總標(biāo)準(zhǔn)差； 路面結(jié)構(gòu)數(shù)， 332211 321 , 分別瀝青面層、基層和墊層的厚度（ 321 ， 與各結(jié)構(gòu)層材料類(lèi)型和性質(zhì)有關(guān)的層位系數(shù)； 21 路基土的有效回彈模量（ 為便于設(shè)計(jì)，根據(jù)上述公式繪制了諾謨圖（參見(jiàn)文獻(xiàn) 4）。 在設(shè)計(jì)方法中，還考慮了以下幾個(gè)方面： （ 1）環(huán)境對(duì) 的影響 主要考慮凍脹和膨脹性粘土使服務(wù)能力變化量降低的影響； （ 2）路面結(jié)構(gòu)的排水條件 主要反映在路面結(jié)構(gòu)數(shù) ， 33322211 （ 4 式中 ： 相應(yīng)為基層和墊層的排水系數(shù)。 二、設(shè)計(jì)參數(shù) 1、使用性能期和分析期 設(shè)計(jì)使用性能是指路面結(jié)構(gòu)修建初期的服務(wù)水平衰變到需進(jìn)行改建的終端服務(wù)水平所經(jīng)歷的時(shí)段。設(shè)計(jì)人員在管理部門(mén)依據(jù)經(jīng)驗(yàn)和政策制定的最低和最高期限內(nèi)選擇。選擇時(shí)考慮的因素有：道路的功能等級(jí)、公眾所能接受的路面進(jìn)行大修的年限、初期修建所能提供的資金、壽命周期費(fèi)用待。 進(jìn)行路面設(shè)計(jì)方案分析時(shí)所采用的時(shí)段分析期。對(duì)于交通量大的城市高速公路可考慮較長(zhǎng)的分析期限。在些期限內(nèi)，可考慮分期修建或安排一次改建，在進(jìn)行壽命周期分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行長(zhǎng)期設(shè) 計(jì)方案的評(píng)價(jià)。各種道路的分析期可參照下列范圍： （ 1）大交通量城市道路 30 50年； （ 2）大交通量公路 20 50年； （ 3）低交通量有鋪面的道路 15 25年； （ 4）低交通量粒料表面 10 20年。 22 2、交通 （ 1）標(biāo)準(zhǔn)軸載： 8018軸荷載。 （ 2）軸載換算：道路上的各種軸載采用第二篇第一章中 2列的當(dāng)量換算系數(shù)算成標(biāo)準(zhǔn)軸載數(shù)。 （ 3）各類(lèi)貨車(chē)當(dāng)量軸載系數(shù)：在有稱(chēng)重設(shè)備時(shí)，將采集到的各類(lèi)貨車(chē)的軸載譜，按上述軸載換算系數(shù)計(jì)算分析各類(lèi)貨車(chē)的當(dāng)量軸載系數(shù)（參見(jiàn)表 2 （ 4）分析期內(nèi)設(shè)計(jì)車(chē)道的標(biāo)準(zhǔn)軸數(shù)，按下式計(jì)算： 1 8 0 1( ) ( )np i f i d l D T T T f f f 式中： 0)( 初始年的雙向平均日交通量； n 貨車(chē)類(lèi)型數(shù)； i 類(lèi)貨車(chē)在日交通量中所占的比例； i 類(lèi)貨車(chē)的當(dāng)量軸載系數(shù)； 方向系數(shù)，一般情況為 別情況可變動(dòng)于 車(chē)道系數(shù)，隨每個(gè)方向的車(chē)道數(shù)而異， 1 個(gè)車(chē)道時(shí)，系數(shù)為 1;2個(gè)車(chē)道時(shí)，系數(shù)為 個(gè)車(chē)道時(shí)，系數(shù)為 個(gè)車(chē)道時(shí)，系數(shù)為 分析期內(nèi)交通增長(zhǎng)系數(shù)， t 3651)1( （ 4 23 t 分析期（年）； y 分析期內(nèi)交通年平均增長(zhǎng)率。 3可靠度參數(shù) 目標(biāo)可靠度 靠性水平 R）按設(shè)計(jì)道路的類(lèi)型，參照第一篇第四章表 1相應(yīng)的可靠指標(biāo) ，可參照表 1 總標(biāo)準(zhǔn)差 具體情況選定， 議采用 由于引入了可靠參數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)其它各項(xiàng)材料性質(zhì)和交通參數(shù)均取用平均值。 4路基土有效回彈模量 一年內(nèi)不同時(shí)期（每個(gè)月或每半個(gè)月）測(cè)定的路基土回彈模量值 按它們對(duì)路面服務(wù)能力的相對(duì)操作程度，分別賦予相應(yīng)權(quán)系數(shù) f ，求職平均損傷后，可得到路基土的有效回彈模量值 過(guò)程如表 4示。表中第 2行為各月的路基土回彈模量值，第 3行為按下式估算的對(duì)路面服務(wù)能力的相對(duì)損傷程度： 3 281 . 1 8 1 0f （ 4 疊加各月的相對(duì)損傷，除以月數(shù)后，可得到平均損傷于表未行。由此平均值，再利用式（ 4便可確定路基土的有效回彈模量 24 路基有效回彈模量估算示例 表 4月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 f 2000 000 500 000 000 000 000 000 000 000 000 000 f= Uf/n=2=三、結(jié)構(gòu)數(shù)與結(jié)構(gòu)層厚度選取 結(jié)構(gòu)數(shù)為層厚、層位系數(shù)和排水系數(shù)的函數(shù)，它綜合反映路面結(jié)構(gòu)的性能。 1、層位系數(shù) a 路面結(jié)構(gòu)各層次的層位系數(shù)，用于度量該層材料單位厚度所能 提供的相對(duì)性能。層位系數(shù)可通過(guò)試驗(yàn)路確定，或者按與材料性質(zhì)（如彈性模量或回彈模量）有關(guān)的試驗(yàn)曲線或關(guān)系式確定。 （ 1）密級(jí)配瀝青混凝土面層的層位系數(shù)1a 可按它與該材料在 F68 時(shí)的彈性（回彈）模量 圖 4 （ 2）瀝青處治基層的層次系數(shù) 2a 可按它與該材料的彈性（回彈）模量 查圖 4 （ 3）水泥處治基層的層位系數(shù) 2a 可按它該材料的彈性（回彈）模量 5 或 7查圖 4 26 27 （ 4）粒料基層的層位系數(shù) 2a 查按它與該材料的彈性（回彈）模量 關(guān)系，由下式確定： （ 4 （ 5）粒料墊層位系數(shù)3a 可按它與該材料的彈性（回彈）模量 關(guān)系，由下式確 定： 3 0 . 2 4 9 l g 0 . 8 3 9（ 4 2排水系數(shù) 基層和墊層的排水系數(shù) 路面結(jié)構(gòu)在一年內(nèi)可能處于飽水狀態(tài)的時(shí)間（以百分率計(jì)）以及排水的質(zhì)量，參照 4 排水系數(shù) 表 4 排水質(zhì)量 路面結(jié)構(gòu)含水量接近飽和狀態(tài)的時(shí)間百分比 等級(jí) 小于 1% 15% 525% 大于 25% 極好 優(yōu) 良 差 很差 源：引自 986) 3結(jié)構(gòu)層厚度選取 （ 1）最小厚度的規(guī)定 瀝青面層和粒