这里简要叙述AASHTO1993年版设计指南中的主要步骤[4,13]。AASHTO设计法采用路面现时服务能力指数PSI(Present Serviceability Index)作为衡量路面使用性能的指标。路面的现时服务能力可通过主观评分获得,将该主观评分与路面的客观量测指标建立相关关系,该相关关系即为PSI的定义,如式(7-13)所示。
AASHTO的设计方程见式(8-24):
式中 ZR——路面的可靠度系数;
S0——该方程的综合标准差,S0的大小与路面的变异性有关,在通常情况下,沥青路面的S0值可取0.4~0.5;
SN——结构数,计算时考虑结构层的排水条件:
a1,a2,a3——与各结构层材料类型和性质有关的层位系数,可以根据图8-14—图8-16和式(8-26)、式(8-27)计算;
粒料基层层位系数a2可根据其基层模量Ebs(psi)计算:
粒料垫层层位系数a3可根据其垫层模量Esb(psi)计算:
图8-14 沥青混凝土面层层位系数a1与该材料弹性模量(20℃)的关系曲线
图8-15 沥青处治基层材料的层位系数a2与该材料弹性模量和马歇尔稳定度的关系
图8-16 水泥处治基层材料的层位系数a2与该材料弹性模量和7 d无侧限强度的关系(www.xing528.com)
式中 D1,D2,D3——分别为面层、基层和垫层的厚度,in;
m2,m3——路面结构第i层的排水系数,其数值和范围随季节变化而变化,如果路面不透水,且具有良好的路边排水设施,这将使路面内的水位保持在垫层以下,此时的mi值在1.0~1.4之间;而当水位的变化使粒料垫层处于饱和状态时,其相应的排水系数只在0.4左右;
ΔPSI——使用期内路面服务能力指数的变化量:
PSI0——路面刚通车时的初始服务能力指数,按照中等施工水平的典型状态,一般取4.5;
PSIt——路面需要大修时的终端服务能力指数,对主要公路一般取2.5,对次要公路一般取2.0;
Ese——路面基础回弹模量(psi,1 psi=6 894.76 Pa),受冰冻等气候因素的影响很大,在设计时应仔细考虑。
AASHTO设计法中,各结构层厚度的计算方法如下:
(1)取基层模量Ebs作为路面基础的有效回弹模量Ese,按照式(8-25)计算所需的结构数SN1,并采用式(8-29)计算所需的面层厚度h1:
(2)取垫层的模量Esb作为路面基础的有效回弹模量Ese,按照式(8-24)计算所需的结构数SN2,并用式(8-30)计算所需的基层厚度h2:
(3)按照路基土的有效回弹模量Ese,按照式(8-24)计算所需的结构数SN3,并采用式(8-31)计算所需的面层厚度h3:
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