高等级公路路面长期使用性能的研究
② 国内设计法
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③ 壳牌解析设计法
??z??1.8?10?2N?0.25
式中：??s?为沥青混凝土路面底部容许拉应变，με；??t?为半刚性结构层容许拉应变，με，t为半刚性基层设计年限，?n为t年内累计标准轴载数；με；N为一车道设计期限内累计标准轴载数。 ??z?为容许土基顶面垂直压应变，
有了结构层的模量和厚度，就可以利用多层弹性层状体系应力应变公式算出4个结构层的拉应变和土基顶面的压应变，并与容许值比较，从而判断各结构层强度，上表中路段判断结果，见下表：
太长高速公路某段路面承载力定性评价 表2-3
结构层 面层 基层 底基层 土基 厚度/cm 16 32 19 / 模量/MPa 1535 2272 447 144 应变/με 27 51 52 52 容许应变/με 206 68 68 270 承载力评价 足够 足够 足够 足够 备注：太长高速公路累计标准轴载次数为1.964×107/车道。 2.3 路面行驶质量评价
车辆在路面上行驶时，司机与乘客的乘坐舒适程度同路面表面的平整情况、车辆悬挂系统的振动特性和人对振动的反应或接收能力三方面因素有关。其中路面状况的影响主要取决于路面平整度。此外，路面平整度与车辆行驶速度、油耗、部件磨损、雨后行驶安全等也有密切关系。因此，对路面行驶质量而言，平整度是最重要的评价依据。 2.3.1 路面平整度测试与评价方法
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对行驶质量影响较大的是道路纵向平整度，通常所说的路面平整度也多指纵向平整度。对路面纵向平整度进行评价的方法通常可分为主观评价和仪器测量两大类，由于平整度对行驶质量的影响与人的主观感受密切相关，因此，在制订评价指标和标准时往往需将两者结合起来。
路面平整度测试技术经历了近50年的发展。总的来说，测试手段和设备可分为断面类测试和反应类测试两类。
断面类平整度测试方法是直接沿行驶车辆的轨迹量测路面表面的高程，得到路表纵断面，再通过数学分析后采用某一综合性统计量表征平整度。属于这一类的具体测试方法的设备包括: ·水准测量:水准仪，水准尺等; ·梁式断面仪:TPPL断面仪等;
·惯性断面仪:GMR类断面仪，APL断面仪等;
·非接触式断面仪:激光断面仪，超声波断面仪，红外线断面仪等。 反应类平整度测试系统是通过一定的传感装置，测试车辆以一定速度驶经不平整路面时悬挂系的竖向位移量，测试指标〔常为记数数值)即对应于悬挂系位移累积量。反应类测试设备主要有BPR平整度仪、颠簸累积仪、PCA仪、MAYS仪和NAASRA平整度仪等。
我国以往用于路基路面现场平整度测试的方法主要有3m直尺法、连续式平整度仪法和车载式颠簸累计仪法。3m直尺法过去曾得到广泛应用，但存在测试精度低，速度慢，低头弯腰工作量大等缺点，目前应用场合多限于施工质量控制。8轮连续式平整度仪近年来应用较普遍，其测试速度一般为5} 12Km/h，用于运营中的高等级公路仍嫌不便，且测试结果受路表面破损状况影响较大，测试指标(标准差。)也不能反映路表面较长波长(>1Om)的起伏。车载式颠簸累积仪属于反应类测试设备，测试时行驶速度不宜超过40Km/h。
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2.3.2 评价指标
目前已建立的反映路面平整度状况的指标较多，如由反应类测试设备给出的平均调整坡(ARS)，由断面类测试结果可以得到直尺指数(SEI)、竖向加速度均方根(RMSYA)、功率谱密度(PSD)等。为统一起见，常以国际平整度指数(IRI)作为通用标准，本课题对车载式颠簸累积仪测试得到的VBI值，与IRI建立关系:
IRI?a?bVBIv
2.3.3 评价标准
衡量路面行驶质量的准则，一般认为应包括车辆部件磨损周期、货物颠簸损耗量和人体舒适性三部分。其中人体舒适性要求最为重要，如这一要求得以满足，其它二方面总能得到保证。因此，建立路面行驶质量的评价标准，应对主观舒适性评价和量测的平整度指标之间的对应性进行研究。
通过对一定数量的沥青混凝土和沥青表处路面的平整度进行测量，并调查乘客感受(由乘客舒适性打分获得RQI值)，得到如表2-4所示的对应关系。
路面平整度与乘客感受 表2-4
平整度（IRI，m/km） 1.5～2.5 4.0～5.3 7.0～8.0 9.0～10.0 11～12 乘客感受描述 车速超过120km/h时仍舒适，在1.3～1.8范围内，车速80km/h时很少感到起伏不平 车速超过100～120km/h时仍舒适，车速在80km/h时可能感到大的起伏不平 车速达70～90km/h时仍舒适，可明显感到运动和摇摆 车速达50～60km/h时仍舒适，有频繁的剧烈运动和摇摆 车速必须降到50km/h以下 通过IRI与VBI的相关分析，得到式中的系数a=0.0187；b=0.2039。 1995年西安公路交通大学对路面乘坐舒适性进行研究，参照国际振动舒适性标准IS02631，提出了反映乘客主观不舒适程度的量化指标BS(见表
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2-5)，并根据若干高等级公路和机场道面上的实测结果，建立了不同车速下BS与路面平整度指数IRI之间的关系。如车速为60km/h时有
BS60?0.8813IRI?0.51335
式中，BS60一车速为 60km/h时整车乘客不舒适感的量化加权平均值。
乘客不同舒适程度的量化指标BS 表2-5
分级 1 2 3 4 5 行车振动感觉 有振动感 有明显振动感 有强烈振动感 有很强烈振动感 有特别强烈振动感 乘客参观不舒适程度 无不舒适感 有轻微不舒适感 有中等不舒适感 有重度不舒适感 有严重不舒适感 BS 0.63 4.00 10.00 25.00 63.00 根据各项研究综合论证后得到高等级公路路面行驶质量的评价标准，如表3-5所示，其中给出了对应于IRI和BS二种指标的建议值。 2.4 路面行驶安全性评价
路面对车辆行驶安全性提供的保证主要指路面的抗滑性能。为满足各种气候条件下安全行车的需要，路面应在车辆受制动沿其表面滑移时提供足够的摩阻力，使车辆在一合理距离内停住。路面抗滑能力不足时(特别是路面湿润状态下)，容易产生滑溜、水漂等现象，导致车辆失控，酿成行车事故。 2.4.1 抗滑性能的影响因素与测试方法
路面的抗滑性能由路面的两种表面构造提供，即微观构造和宏观构造。微观构造指集料表面的纹理或粗糙度，这种微观粗糙度是路面抗滑力的基本保证。宏观构造指路面集料之间形成的宏观粗纹理。在路面湿润时，薄膜水在轮胎与路面之间起到润滑作用，降低两者之间的接触程度和摩阻力，路面宏观构造可以为排除路表积水提供通道。研究认为，微观构造提供基本抗滑
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能力，在路面无积水或积水较少、
车辆低速行驶时起决定作用;宏观构造的作用主要在于迅速排除轮胎与路面界面的积水，增大轮胎附着程度，使微观构造所形成的抗滑力在车辆高速行驶中得以保持。通过影响两种表面构造而对路面抗滑性能产生作用的因素，可归纳为图2-4。
路面抗滑性能的测试方法可以分为测定摩擦系数等参数的直接法和测定路面微观构造与宏观构造的间接法，相应的测试指标也依此分为直接指标和间接指标两大类，见图2-5。
我国以往用于路面摩擦系数测试的方法主要有摆式仪法和SCRIM摩擦系数测定车法。摆式仪法原理简单，操作简便且设备成本低，目前使用最多。
图2-4 路面抗滑影响因素
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