柔性路面设计方法比较分析 本文关键词：柔性，路面，方法，分析，设计
柔性路面设计方法比较分析 本文简介：摘要:为响应国家“走出去”号召，中国企业深入拉美地区进行道路建设。由于拉美地区多采用美国规范进行路面设计，中美规范的差异成为道路建设者面临的主要技术问题。为了方便相关人员充分理解两种规范的差别，本文从计算原理，计算方法，使用的材料，参数取值各方面对两种规范的设计方法进行详细对比，阐述各自优缺点，得出
柔性路面设计方法比较分析 本文内容：
摘要:为响应国家“走出去”号召，中国企业深入拉美地区进行道路建设。由于拉美地区多采用美国规范进行路面设计，中美规范的差异成为道路建设者面临的主要技术问题。为了方便相关人员充分理解两种规范的差别，本文从计算原理，计算方法，使用的材料，参数取值各方面对两种规范的设计方法进行详细对比，阐述各自优缺点，得出两国规范在计算方法及回弹模量取值等方面的差别，为同行业相关设计提供借鉴。
关键词:中国规范;美国规范;比较;性能方程;弹性层状连续体系
近年来，为响应国家“走出去”的号召，越来越多的企业参与到广大亚非拉国家的道路建设当中。由于历史原因，广大亚非拉国家多倾向于采用欧美国家的设计规范。而欧美国家的规范与中国规范在设计理念，设计习惯上存在较大差别。拉美国家普遍采用美国规范，且由于经济条件和发展水平的限制，习惯采用适合当地情况的1993美国规范版本。本文以牙买加路网二期项目采用的美国规范路面计算方法为例，与2006中国规范路面计算方法进行比较，综合比较二者区别。
1AASHTO路面结构设计方法
《AASHTO路面结构设计1993版》中的柔性路面设计方法如下:(1)性能方程中各参数存在对应关系，为迭代方程，需要不断试算SN，ZＲ和S0以满足要求。其中，Wt18—营运期交通量;ZＲ—为给定可靠性的正态偏移;Ｒ—可靠性;S0—全局标准差;MＲ—有效的路床顶材料回弹模量;ΔPSI—路面服务能力指数;SN—路面的设计结构序列。公式中涉及到的几个参数的意义分别为①W18预测交通量设计基准期下每类车辆双向交通量根据车辆换算系数换算成18－kip标准轴载，然后乘以方向系数和车道系数即为设计交通量。②Ｒ可靠性可靠性是考虑设计中各种确定性的参数，可以根据道路等级查询。③S0全局标准差根据正态分布的统计学原理，性能方程中所有性能参数均为均值，即设计可靠度为50%的值。为了得到较高的指定的可靠度，则W18必须小于Wt18一个正态偏移。④MＲ有效的路床顶材料回弹模量，即中国规范中路基回弹模量路基回弹模量可以通过试验确定，如不具备试验条件，可以通过标准CBＲ值，Ｒ－value，以及土的各种指数估计。⑤ΔPSI路面服务能力指数ΔPSI=p0+pt(1－2)pt—终极服务指数，基于道路重建，改造，或重新铺面之前的最低PSI指数。p0=初始服务指数，根据AASHTO道路试验。(2)根据设计结构数及其他参数迭代求得需要的层厚;(3)确定结构序列SNSN=a1D1+a2D2m2+a3D3m3(1－3)其中，a1，a2，a3—路面各层层位系数;D1，D2，D3—分别代表面层，基层和底基层的实际层厚;m2，m3—分别代表基层和底基层的排水系数。
2中标公路沥青路面设计方法
中国规范中采用理论方法计算路面厚度，计算步骤如下:(1)首先进行累计当量轴载换算，这一点与美国规范类似。沥青层需以设计弯沉值和沥青层层底拉应力作为验算指标。验算沥青层的弯沉和层底拉应力时，各车型交通量按公式换算成标准轴载P的当量轴次N。(2)弯沉计算及层底拉应力计算计算弯沉值应不大于于设计弯沉值ld。层底拉应力应不大于容许拉应力σＲ。中国规范中路面计算具体操作时常采用三层体系法。因为实际路面设计时存在上面层，下面层，上基层，下基层，底基层等多层材料，为了计算可行将多层体系换算成三层体系。计算路表弯沉值时，h1，E1，E2，En不变，把第二层及其以下各层按下式换算模量为E2，当量层厚度为H而构成三层体系。
3中、美规范设计方法比较
3．1基层材料的差别
中国规范中规定，一级公路、二级公路的路面结构，以路表面回弹弯沉值、沥青混凝土层的层底拉应力及半刚性材料层的层底拉应力为设计指标。实际上拉美地区对于半刚性基层的认可度较低，习惯采用碎石作为基层和底基层。而美国规范采用经验法，无需验算层底拉应力。如果采用中国规范验算沥青层底剪应力，则可能无法验算通过。如道路属于港口道路，工厂道路等重载交通道路，中国规范则更为合理。
3．2计算原理的差别
美国规范采用经验法，将材料本身力学性质反映到各种系数中，可操作性较强，路面计算通过EX-CEL表格即可以完成。但规范中相当多的系数通过查询诺莫图获得，使得系数取值受人为因素影响较大。最明显的系数就是mi。此参数与排水时间关联，但在实际设计中，很难确定路面水能否在两小时内排干。而且排水时间与降雨量，排水沟长度，坡度等等因素有关。牙买加人员认为本地区位于岛屿山地，倾向于取高值，认为可以直接套用美国规范中的较高的取值，而中方人员认为牙买加作为发展中国家，道路建设条件及保养条件不如美国，不能采用较高的取值，应采用区间中值。中国规范采用理论法，计算过程中，各参数意义明确，技术人员对于计算过程中各参数的把握较为准确，受人为因素影响相对较小。但由于高等级道路的实际路面厚度较多，往往五层以上，导致三层体系法的计算过程可操作性较弱，手算会花费大量时间，对计算机软件依赖较大，而计算软件没有外语版，阻碍了规范的推广。
3．3计算原理导致的验收差别
与中国规范把路面材料变形纳入计算有差异，美国规范中采用经验法，因此施工过程中仅验收CBＲ和压实度，难以反映路面真实的使用性能，抵抗竖向变形的能力，即弯沉。中国规范将弯沉纳入计算和施工验收，更为合理。
4小结
美国规范采用经验方法，使得实际操作中的人为误差较大，不如中国规范的理论体系清晰明了。但中国规范由于缺乏外文版计算软件，导致海外推广受限。中国规范为了顺利的走出去，应当借鉴世界各国规范的优点及不足之处，减少经验参数的选取，尽量采用理论方法解决设计问题，并且促进设计工具的外语化，才能说服更多国家采用中国规范。
参考文献:
［1］路面结构设计1993版．美国:AASHTO，1993．
［2］JTGD50－2006公路沥青路面设计规范［S］．北京:人民交通出版社，2006．
［3］林绣贤．柔性路面结构设计方法［M］．北京:人民交通出版社，1988.
作者：彭燃 黄璇子 李仁强 单位：中交第四航务工程勘察设计院有限公司 武汉市政工程设计研究院有限责任公司 中交第一公路勘察设计研究院
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