[发明专利]城市道路复合式路面层间抗剪强度的设计方法

说明书

本发明公开了一种城市道路复合式路面层间抗剪强度的设计方法，包括以下步骤：确定复合式路面设计参数取值；计算确定层间最大剪应力标准值；确定层间结构可靠度系数；计算确定层间抗剪结构系数；计算确定温度修正系数；计算确定重载修正系数；计算确定层间剪应力设计值；确定层间抗剪强度设计指标。本发明可以在复合式路面设计阶段，就将层间抗剪强度控制在容许范围内，从而在工程建设项目的高阶段保证复合式路面质量，避免或减小复合式路面因层间抗剪强度不足而引起的拥包、推移、剥落等路面病害，有效提高复合式路面的设计水平，充分保障复合式路面的安全性、可靠性、耐久性，有效改善复合式路面全寿命周期的社会经济效益。

技术领域

本发明属于城市道路复合路面领域，具体涉及一种城市道路复合式路面层间抗剪强度的设计方法。

背景技术

水泥混凝土路面具有强度高、稳定性好、耐久性好、有利于夜间行车等优点，但因混凝土路面需设置纵横向接缝，既影响了行车的舒适性，又造成了较大的噪音；此外，在接缝处的板边和板角还易发生损坏，甚至造成断板。沥青路面具有行车舒适、噪音小、养护维修方便、适应性强等优点，但同时也存在着刚度低、高温稳定性和耐水性差等缺点。此外近年来沥青材料价格的不断上涨，交通道路石油沥青相对短缺，使得沥青路面造价大大提高。复合式路面是指在水泥混凝土路面上加铺沥青层，形成的路面结构既能发挥沥青路面行车舒适性好的优点，也具有水泥混凝土路面承载能力强、使用寿命长的优点，此外，沥青材料用量的减少也在一定程度上降低了复合路面结构的造价。由此，复合式路面目前已在公路、城市道路工程建设中得到广泛的应用。

在混凝土板上铺筑沥青面层，层间主要依靠粘结层的粘结强度及水泥混凝土与沥青混合料间的摩擦力抵抗水平剪力，而不像沥青混合料内部存在的粒料间稳固的嵌挤作用与材料的内聚作用，因此层间是抗剪强度薄弱处。复合式路面的沥青面层在厚度上较混凝土板薄，再加上沥青面层的模量较混凝土板要小得多，故二者变形协调能力差，容易在荷载应力反复作用下发生层间剪切破坏。特别是在车辆反复启动、制动的区域，水平推力作用大，层间粘结材料易出现疲劳损伤，劲度模量降低，粘聚力减小，层间抗剪强度也随之降低。另外在外部因素作用下，施工薄弱点也发生沥青结合料和集料的剥落和脱离，抗剪强度也会相应降低。当层间界面粘结强度低于荷载应力效应时，层间发生剪切位移，在沥青层形成拥包、开裂和滑移等病害，因此沥青层和水泥混凝土层层间必须具有良好的抗剪强度。

现行《城镇道路沥青路面规范》(CJJ-169)规定以路表弯沉值、柔性基层沥青层层底拉应变、半刚性基层层底拉应力和沥青层剪应力作为沥青路面结构设计指标，并未对复合式路面层间粘结提出设计方法和指标，目前复合式路面层间粘结设计处于空白状态。

发明内容

针对复合式路面因层间粘结强度不足导致沥青层出现推移、拥包等路面病害，本发明在复合式路面设计阶段，提出一种沥青层和混凝土板层间粘结强度设计方法和控制指标，弥补现行路面设计方法在复合式路面层间位置处的空白，提高复合式路面的设计水平，保证复合式路面在设计使用期限内不致出现因层间粘结不足而过早破坏。

本发明提供的技术方案如下：

一种城市道路复合式路面层间抗剪强度的设计方法，包括以下步骤：

S1、确定复合式路面设计参数取值；

S2、计算确定层间最大剪应力标准值；

S3、确定层间结构可靠度系数；

S4、计算确定层间抗剪结构系数；

S5、计算确定温度修正系数；

S6、计算确定重载修正系数；

S7、计算确定层间剪应力设计值；

S8、确定层间抗剪强度设计指标。