[发明专利]一种沥青稳定再生集料层的设计方法

权利要求书

1.一种沥青稳定再生集料层的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，确定路面结构的各结构层材料与厚度，所述路面结构的结构层包含N个沥青面层，N为自然数；所述N个沥青面层中至少包含上面层和沥青稳定再生集料层；N个沥青面层分别用序号i表示，i＝1，2，...，N，上面层的序号为1，其下各沥青面层的序号依次为2、3…N，设定沥青稳定再生集料层的序号为r，r＞1；

步骤二，根据N个沥青面层的材料与厚度，计算N个沥青面层对应的最大剪应力τ_i，i＝1，2，...，N；

步骤三，根据N个沥青面层对应的最大剪应力τ_i，i＝1，2，...，N；计算沥青稳定再生集料层的容许车辙深度[R_r]，r为沥青稳定再生集料层的序号；再计算沥青稳定再生集料层的动稳定度容许值[DS]；

步骤四，进行沥青稳定再生集料层的级配组成设计，确定其最佳沥青用量，并进行车辙试验测试其动稳定度DS，使得DS≥[DS]；

其中，步骤三中所述沥青稳定再生集料层的动稳定度容许值[DS]的计算，包括以下子步骤：

4a)计算沥青稳定再生集料层的月平均温度

收集工程所在地的气温，从初始年第一个月算起，计算第j个月工程所在地的月平均气温，其中，j为正整数且j≥2；再采用路面温度场预估模型计算第j个月沥青稳定再生集料层中间深度处的温度，将其作为第j个月沥青稳定再生集料层的月平均温度；

所述路面温度场预估模型为：

MMPT,j=MMAT,j×(1+1z+4)-34z+4+6]]>

式中，M_MAT,j为第j个月工程所在地的月平均温度，℃；M_MPT,j为第j个月沥青稳定再生集料层的月平均温度，℃；z为路表至沥青稳定再生集料层中间深度处的深度且其单位为in，其中1in＝2.54cm，j≧2；

4b)计算月累计标准轴载作用次数

计算初始年的累计标准轴载作用次数N₁和交通增长率γ，然后采用公式N_a＝N₁×(1+γ)^a，计算第a年的累计标准轴载作用次数N_a，其中a为自然数；再采用公式计算第a年n月的月平均累计标准轴载作用次数N_a,n，1≤n≤12；

4c)将沥青稳定再生集料层的动稳定度容许值的初始值设定为[DS₀]；建立车辙预估模型，并进行车辙检验，从初始年第一个月算起，计算第j个月末沥青稳定再生集料层的车辙深度RD_j，其中，j为正整数且j≥2；

所述的车辙预估模型为：

RDj=8.783×10-5([DS0])-0.855(Nj)0.605(MMPT,j)3.371(τr)1.910(v80)-(m+1)]]>

式中，RD_j为第j个月末沥青稳定再生集料层的车辙深度；[DS₀]为设定的沥青稳定再生集料层的动稳定度容许值的初始值；N_j为第j个月的月平均累计标准轴载作用次数，j＝(a-1)×12+n，a为自然数，1≤n≤12；M_MPT,j为第j个月沥青稳定再生集料层的月平均温度，℃；τ_r为沥青稳定再生集料层的最大剪应力，MPa；v为行车速度，km/h；m为材料蠕变参数，与混合料性质有关；

所述第j个月末沥青稳定再生集料层的车辙深度RD_j的具体计算包括以下子步骤：

①采用车辙预估模型，计算沥青稳定再生集料层在第一个月末的车辙深度RD₁，

RD1=8.783×10-5[DS0]-0.855(N1)0.605(T1)3.371(τr)1.910(v80)-(m+1)]]>

②计算沥青稳定再生集料层第j-1个月末的累积车辙深度RD_j-1，

RDj-1=8.783×10-5[DS0]-0.855(Nj-1)0.605(Tj-1)3.371(τr)1.910(v80)-(m+1)]]>

③计算RD_j-1在温度T_j下的历史累计等效轴载作用次数N_pjs，

Npjs=RDj-18.783×10-5[DS0]-0.855(Nj)0.605(τr)1.910(v80)-(m+1)0.605]]>

④计算沥青稳定再生集料层第j个月末的历史累计轴载作用次数N_pj，

N_pj＝N_pjs+N_j

⑤计算沥青稳定再生集料层第j个月末的累积车辙深度RD_j，

RDj=8.783×10-5[DS0]-0.855(Npj)0.605(Tj)3.371(τr)1.910(v80)-(m+1)]]>

4d)将车辙深度RD_j与容许车辙深度[R_r]相比较，当RD_j位于0.98[R_r]-1.02[R_r]范围时，接受动稳定度容许值的初始值[DS₀]为动稳定度的容许值[DS]；否则，调整动稳定度容许值的初始值[DS₀]，使得RD_j位于0.98[R_r]-1.02[R_r]范围。