(1)AI法吸收了各国有关路面设计方法的重大科研成果,把第七版和第八版所用的结构使用性能和功能特性(PSI)结合起来。在设计中采用了材料的动态弹性模量,与实际较符。
(2)未考虑各项指标的叠加效果,没有一个综合指标,仅考虑了温度对材料的影响,而未考虑湿度的影响,且当沥青较薄、交通量小时,设计结果较为保守,所以适用于较厚的混凝土层。 5 国内的设计方法
在我国的沥青路面结构设计中,《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)是以弹性层状体系为基础,以路表弯沉和结构层层底弯拉应力作为设计指标进行协调设计。路表弯沉指的是道路整体结构在车辆荷载作用下的垂直位移量,它反映了路基和路面整体结构的抗变形能力,也就是道路整体结构的总刚度。
我国沥青路面设计方法不足主要表现在以下几点:
1)路表弯沉是一项整体性、综合性和表观性的指标。对于结构层组合和材料类型多样化的路面结构,采用路表弯沉作为主要设计指标,无法反映和包容路面结构的多样性及各种损坏类型,也难以协调平衡各单项设计指标。
2)沥青面层底面或半刚性基层底面的应力状况和大小,主要随上下层的刚度比和层间接触条件而变,它们受路表弯沉大小的影响很小。因而,路表弯沉指标无法控制面层底面或基层底面的应力状况和大小。路表弯沉指标由于无法与路基或路基和粒料层的变形量相对
应,也并不能起到完全控制后者的作用。同时基层修正系数和弯沉修正系数不合理。
3)对相同的结构层组合和材料类型的同一路面结构,路表的弯沉可以反应路面的抗变形能力,但对不同的路面结构,其路表弯沉大的路面结构并不一定比弯沉小的路面结构承载能力差,使用寿命不一定比弯沉小的路面结构差,因而不能用弯沉判断路面的承载能力。
4)半刚性基层上的沥青路面,在层间接触为连续的情况下,沥青面层底面的应力处于受压状态;在层间接触为滑动的情况下,沥青面层底面的应力虽有可能处于受拉状态,但沥青面层的疲劳寿命仍大于半刚性基层。因而,沥青面层底面拉应力验算指标在设计中不会起控制作用。对于半刚性基层沥青路面结构厚度起控制作用的是半刚性基层底面的。
5)重视结构设计但对性能研究不够(材料与结构、水损害、温度稳定性)。
6)改建设计按新建设计不合理(加铺、罩面)。 7)材料参数有局限性(静态、粒料材料等)。
8)设计理论不完善(线弹性、静态、超载、非荷载型裂缝)。 9)设计针对性不强(公路、水泥混凝土桥面、钢桥面、贫混凝土基层、排水基层等)。
10)没有考虑施工变异性。 11)没有车辙和低温的设计指标。
12)弯拉应力设计指标在使用过程中不容易测定,弯沉成了唯一的与设计规范中对应的竣工验收指标。虽然路表面回弹弯沉值便于量测,但其作为设计指标之一在实际使用过程中不尽合理。局限性体现在:假如设计弯沉值为23(0.01mm),当实测弯沉值大于23(比如24、25)时即为不合格,但这并不影响路面的正常使用,因此在路面设计中路表面回弹弯沉值更适合用作验算指标。
13)我国路面管理系统中,表征路面使用性能的单项指标有不平整度IRI、路面破损率DR、路段弯沉l0及路表抗滑系数 SFC,综合指标有路面状况指数PQI。其中,仅有弯沉与路面结构设计有关。然而,弯沉不直接反映路面的使用性能,利用弯沉指标来评价路面的使用性能并非较好途径。路面管理实务中,一般都使用行驶质量指数、路面破损指数等建立与维护费用、用户费用以及路面使用寿命之间的联系,而甚少直接使用弯沉或者强度系数指标,仅有时将弯沉指标作为对路面使用性能的补充描述。
许多计算分析表明,应用现行规范的设计方法和参数设计的半刚性基层沥青路面,在满足设计弯沉要求后,沥青面层几乎完全处于受压状态(事实上,按照现行沥青路面设计方法,正常情况下,半刚性基层上的沥青混凝土层总是处于受压状态的),底面拉应力验算指标在设计时根本不起作用;而半刚性基层或底基层底面的拉应力通常都比其疲劳强度小很多,这一验算指标在设计中也实际上不起作用。因此,表面弯沉事实上成了唯一的设计或控制指标。然而,许多半刚性基层沥青路面在弯沉值很小的情况下产生了早期疲劳损坏,这与设计
理论相矛盾,说明现行沥青路面设计方法不能控制半刚性基层沥青路面的疲劳损坏。 6 小结
国内外有影响力的各沥青路面设计方法中,都是在不同的试验或实际条件基础上确定下来的,各有优缺点,应该在总结多年来实践的基础上,不断的对设计方法进行补充和完善,进一步修订出更适合国情的沥青路面设计方法,为更优质的路面质量服务。
参考文献:
[1]JTJ 014-2006,公路沥青路面设计规范[S]
[2]黄卫,钱振东.高等沥青路面设计原理与方法[M].北京:科学出版社,2001.460-463.
[3]何振宇,余武军.AASHTO沥青混凝土路面设计方法探讨[J].交通科技,2014(3),6: 78-81.