美国沥青路面设计方法简介

崔灿

(衡水市公路勘测设计所)

1 设计变量

(1)时间约束。为了充分发挥投资效益，AASHTO设计指南鼓励对交通量大的工程采用较长的分析年限。

(2)交通。设计方法以预计的80kN(18kip)累计当量单轴荷载(ESAL)为根据，并考虑交通量的逐年增长系数和车道分布系数。若路面设计采用的分析年限内没有任何大修或重新罩面，则取整个分析年限的总累计轴载ESAL作为设计依据，若考虑分期修建，在分析年限内预期要进行大修或重新罩面，则需要绘制累计轴载数ESAL随时间变化的曲线，由此得到任意时段的ESAL值。

(3)可靠度。可靠度设计是将某种可靠程度纳入设计过程的方法，以确保各种设计方案在分析年限内一直有效的可靠概率。设计所用的可靠度水平随交通量、交通疏散的难度和公众对预期效率的增加而提高。表1提供了不同功能等级道路所建议的可靠度水平。

表1 对不同功能等级道路提供的可靠度水平

分析年限至少包括一次大修期，因而应等于或大于工作年限。

工作年限是指新建路面结构至需要大修以前的时间，或者是两次大修之间的时间，这相当于新建、重建或经过大修的路面结构，由其初始服务能力开始损坏，至最终服务能力所经过的时间。工作年限的选定应充分考虑路面的功能等级、养护维修的类型和水平、初次修建的资金、寿命周期费用等因素。

分析年限为设计方案所包括的时段，它可以大于工作年限或与工作年限相同。通常由于种种原因，分析年限可能要考虑分期修建或计划大修在内。根据寿命周期费用分析，采用较长的分析年限更符合比较长期的策略。分析年限划分标准见表2所示。

表2 分析年限划分标准

应用于可靠度设计的标准离差对柔性路面采用0.45，对刚性路面采用0.35，这相当于方差为0.2025和0.1225。

当考虑分期修建时，各时期的可靠度组合起来必须满足总的可靠度，即

式中:n为期数，如预计分两期修建，要求总的可靠度为95%，则各期的可靠度必须为(0.95)1/2，即97.5%。

2 修正方程式

(1)土基与环境修正式(14－53)仅适用于AASHO道路试验段的土基状况，即有效土基回弹模量为20.7MPa (3000psi)的柔性路面。对于其他土基及环境条件，经修正为式(1)，即

式中:MR为路基土有效回弹模量。

(2)降水，排水条件修正。考虑到当地降水、排水条件与试验路的差异，通过式(3)作修正。

式中:m2为基层的排水系数;m3为底基层的排水系数。

(3)可靠度保证率修正。按式(3)计算，使PSI降至Pt的80kN单轴轴载通行次数W18等于Wtl8，设计的可靠度仅为50%，因为该式中所有的变量均为平均值，为了达到要求的可靠度水底平，W18必须小于Wtl8一个正态偏移ZR，如图1所示，即

图1 基于ESAL的设计可靠度

式中:ZR为给定可靠度R的正态偏移，由表3查得;S0为标准离差。

将式(2)与式(3)合并，并以剩余耐用性指数△PSI代换(4.2－Pt)，可得到经各种修正之后的设计方程式: