道路加鋪層設計計算方法研究

摘 要:本文基于筆者從事路面加鋪層設計的相關工作經驗和項目背景，以混凝土路面瀝青加鋪設計為研究對象，探討了瀝青加鋪層的纖細設計思路和計算方法，全文是筆者工作實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行有著重要的參考價值和借鑒意義。

關鍵詞:混凝土 路面 加鋪層 設計

中圖分類號:U415\t\t\t文獻標識碼:A\t\t\t文章編號:1672-3791(2011)10(a)-0117-01

1 對舊混凝土路面狀況的調查

瀝青加鋪層設計最重要的一環是對舊混凝土路面的狀況進行調查和評定。對路面結構的完整性和表面功能的調查是舊混凝土路面調查的主要內容，通過調查，可以取得各種損壞數據，并得出其對路面使用性能的影響，然后在調查的基礎上對舊混凝土路面進行評價，分析的結果用來指導舊混凝土路面瀝青加鋪層設計。

1.1 路面破損狀況評價

在我國舊混凝土路面瀝青加鋪層設計中，對路面破損狀況的評價主要是采用了規范中路面狀況指數PCI作為評價指標。PCI的數值范圍為0～100%，其值越大，路況越好。

1.2 路面車轍狀況評價

在進行混凝土路面車轍深度的調查和數據分析時，得出由于分車道行駛和渠化交通，混凝土路面的公路上容易產生車轍變形，因此車轍破壞是公路產生破壞的普遍形式。因為車轍深度是車轍影響交通安全的主要因素，所以路面車轍狀況的評價指標是一個與車轍深度相關的量。依據路面彎沉的檢測方法，發現路面車轍狀況的評價指標是路面代表車轍深度RD。

1.3 路面結構強度評價

瀝青路面結構承載力的評價指標一般是采用強度系數(SSI)，SSI對評定路面整體結構功能的評定非常重要，它的值為路面允許彎沉值與路段實測代表彎沉值的比值。彎沉值的計算方法可參考現行《公路瀝青路面設計規范JTG D50-2006》的有關規定。

SSI=路段允許彎沉值/路段實測代表彎沉值

式中:當SSI＞1時，表明路面結構強度有儲備量;當SSI=1時，表明結構強度儲備量為0，處于臨界狀態。

當SSI＜1時，表明己有車輛荷載作用己超過路面的結構承載能力。

1.4 路面功能方面評價

路面功能方面評價主要內容是行駛質量調查和路面平整度的調查，RQI是行駛質量調查的指標，國際平整度指數(IRI)是路面平整度的調查的指標，鋪層設計中衡量路面使用質量的好壞常用這兩個指標。因為IRI具有時間和空間穩定性，所以IRI能被廣泛采用，而且IRI與幾乎所有的平整度儀有很好的相關性，它不僅能反映縱斷面的不同性質，而且其在斷面呈現長波特性時效果很好。現在IRI通常作為加鋪層設計中進行舊混凝土路面評價的指標。

RQI=11.5－0.75×IRI

IRI=1.57+1.450σ．

式中:RQI為行駛質量指數;

IRI為國際平整度指數;

σ為路面平整度標準偏差。

2 瀝青加鋪層設計

2.1 AASHTO法

當前最完善的經驗設計方法是AASHTO設計法，在此方法中，瀝青加鋪層的厚度是由等效結構數來確定的。可行性研究、防反射裂縫措施的選擇、厚度計算和舊水泥混凝土板的處理是AASHTO經驗設計法的主要內容。AASHTO經驗設計法的基礎是新建水泥混凝土路面設計方程，它考慮了舊路面的剩余壽命，也考慮了影響路面使用性能的其他因素，并應用了可靠度的概念。AASHTO法設計的優點是概念明確，操作簡單，缺點是沒有考慮防反射裂縫措施對罩面層厚度和路面使用性能的影響。其計算公式如下:

h=B(hd-he)

he=C1×C2×C3×h0

式中:h為加鋪層厚度。

B為混凝土層厚與瀝青層厚的當量轉換系數，它是混凝土厚度缺額的函數，由下式確定:

B=2.2233+0.00153(hd－he)2－0.0604(hd-he)

hd為按未來交通要求和現有地基承載力，由新建混凝土路面設計方法確定的單層混凝土面層所需厚度(cm);與溫差、板長、地基承載力、交通量等因素有關，只能作粗略的計算。

he為有效厚度，cm。

C1為考慮損壞接縫和裂縫是否修復的系數，一般情況下按每km未修復接縫和裂縫的數量在0.6～1.0范圍內選取，加鋪前已進行全厚度修補時，C1=1。

C2為考慮舊面層是否存在耐久性問題的系數，嚴重碎裂時，C2=0．80～0．87，有少量碎裂時，C2=0.88～0.95，有耐久性裂縫但未碎裂時，C2=0.96～0.99，無耐久性問題時，C2=1．0。

C3為考慮疲勞損壞程度的系數，大量橫向裂縫板，C3=0.90～0.93，較多橫向裂縫板(5%～15%)，C3=0.94～0.96，少量橫向裂縫板(＜5%)，C3=0.97～1.0。

h0為舊混凝土板的厚度/cm。

3 工程實例分析

某條城市一級公路混凝土面板厚為26cm，板長為5m，舊路面狀況評級為次等，通過對該條道路的觀察測量得出該條公路的交通等級為重，公路所處地區年平均溫度差為39℃。設計瀝青加鋪層的厚度。

hd取25cm，在加鋪瀝青層前對舊路面中損壞較嚴重的裂縫和接縫進行全厚度修補，損壞較輕的不修補，則C1可取0.8，工程中混凝土面板有較多的耐久性裂縫且有少量碎裂，C2取0．90，有大量的橫向裂縫，C3取0．91。

計算有效厚度he如下。

he=C1×C2×C3×h0=0.8×0.90×0.91×26=17.0(cm)

計算當量轉換系數B如下。

B=2.2233+0.00153(hd－he)2－0.0604(hd－he)=2.2233+0.00153(25－17)2－0.0604(25－17)=1.84

瀝青加鋪層厚度h如下。

h=B(hd－he)=1.84×(25－17)=14.72(cm)

4 結語

根據實例中的計算結果可以知道，選取不同的設計方法進行瀝青加鋪層設計時，設計厚度就會產生很大的差別。因而在進行實際工程設計時，要因地制宜，采用適當的設計方法。AASHTO法是以舊混凝土裂縫類的損壞狀況為依據，根據彌補厚度缺額的概念來設計瀝青加鋪層的，它考慮了舊路面的剩余壽命，也考慮了影響路面使用性能的其他因素，并應用了可靠度的概念。AASHTO法設計的優點是概念明確，操作簡單，缺點是沒有考慮防反射裂縫措施對罩面層厚度和路面使用性能的影響，所以它適用于一般舊混凝土路面的加鋪層設計。

參考文獻

[1]\t晁東.水泥混凝土防裂布加筋瀝青混凝土罩面改造[J].科技資訊，2007(4).

[2]\t黃金，吳進良，李鑫，等.舊水泥路面瀝青加鋪層反射裂縫應力分析[J].重慶交通大學學報(自然科學版)，2010(2).