[发明专利]一种评估沥青路面初步设计阶段承载力储备的方法

说明书

本发明公开了一种评估沥青路面初步设计阶段承载力储备的方法，本发明考虑结构余度提出了强度储备因子与刚度储备因子参数。以沥青路面各结构层的容许应力与计算应力之差为强度储备，强度储备与容许应力的相对值为强度储备因子，刚度储备则分为路表弯沉储备因子和路基顶面压应变储备因子，并基于局部惩罚‑激励型状态变权函数，建立了沥青路面整体承载力储备评价函数。根据本发明的评估沥青路面初步设计阶段承载力储备的方法，能够评估不同地区、不同结构的沥青路面初步设计阶段承载力储备。另外，该方法具有重要的应用价值，为沥青路面设计提供参数，为优化沥青路面结构组合设计方案提供参考。

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种评估沥青路面初步设计阶段承载力储备的方法。

背景技术

针对沥青路面设计，由于存在繁杂的荷载和环境等因素，设计初步阶段大多会有不同的设计方案。所以，能够在路面设计之初比较不同路面设计方案的差异显得十分重要。

我国现行沥青路面结构组合设计以路表弯沉和层底拉应力为控制指标，验算不同的组合设计方案，满足规范要求后比选技术经济成本，即可确定最终设计方案，对不同沥青路面结构组合的承载力与安全储备差异往往忽略，仅仅要求满足规范要求。目前国内外大多采用实测路表弯沉或者弯沉盆面积、应用FWD测定结果反演、使用GPR进行路面调查以及承载板试验检测等方法评估路面的承载力。但这些方法中大部分需要在沥青路面建成之后再进行现场测量，无法在路面设计之初比较不同路面设计方案的差异。

图1是一种水泥乳化沥青混凝土路面结构(方案一)的各结构层弯拉应力指标图，图2是一种半刚性基层沥青路面结构(方案二)的各结构层弯拉应力指标图，图3是两种组合方案的路表弯沉图，图4是两种方案的路基顶部压应变图。它们的共同特点是：两个方案的应力应变和弯沉值都小于设计值或容许值，即表明按我国当前的沥青路面结构组合设计方法，这两种路面材料与结构组合方案均满足沥青路面结构设计规范要求。

从上述内容可以看出，两种方案均满足了规范的要求，但是两者之间的承载力储备差异并未有明确的定量分析与表征，依然无法指出总体承载力储备更优的方案。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种能够综合评估不同沥青路面设计方案总体承载力储备的方法。

本发明所采用的技术方案是：一种评估沥青路面初步设计阶段承载力储备的方法，包括以下步骤：

步骤1：计算强度储备因子；

其中，[σ]_i为第i层材料容许应力，σ_mi为第i层的最大拉应力计算值，G_i为第i层材料的强度储备因子；

步骤2：计算路表弯沉储备因子；

其中，l_d为路表弯沉设计值，l_s为路表弯沉计算值，K_s为路表弯沉储备因子；

步骤3：计算路基顶部压应变储备因子；

其中，[ε_z]为路基顶部压应变容许值，ε_z为路基顶部压应变计算值，K_F为路基顶部压应变储备因子；

步骤4：根据承载力储备评价函数值B来评价沥青路面的承载力储备；

其中，ω(x_j)为各分项指标的权重系数，x_j为各分项指标状态，即各结构层强度储备因子、路表弯沉储备因子、路基顶部压应变储备因子，j为评价指标序号，m是评价指标总数目，n是结构层总数。