崔燦

(衡水市公路勘測設(shè)計所)

1 設(shè)計變量

(1)時間約束。為了充分發(fā)揮投資效益，AASHTO設(shè)計指南鼓勵對交通量大的工程采用較長的分析年限。

(2)交通。設(shè)計方法以預計的80kN(18kip)累計當量單軸荷載(ESAL)為根據(jù)，并考慮交通量的逐年增長系數(shù)和車道分布系數(shù)。若路面設(shè)計采用的分析年限內(nèi)沒有任何大修或重新罩面，則取整個分析年限的總累計軸載ESAL作為設(shè)計依據(jù)，若考慮分期修建，在分析年限內(nèi)預期要進行大修或重新罩面，則需要繪制累計軸載數(shù)ESAL隨時間變化的曲線，由此得到任意時段的ESAL值。

(3)可靠度?？煽慷仍O(shè)計是將某種可靠程度納入設(shè)計過程的方法，以確保各種設(shè)計方案在分析年限內(nèi)一直有效的可靠概率。設(shè)計所用的可靠度水平隨交通量、交通疏散的難度和公眾對預期效率的增加而提高。表1提供了不同功能等級道路所建議的可靠度水平。

表1 對不同功能等級道路提供的可靠度水平

分析年限至少包括一次大修期，因而應等于或大于工作年限。

工作年限是指新建路面結(jié)構(gòu)至需要大修以前的時間，或者是兩次大修之間的時間，這相當于新建、重建或經(jīng)過大修的路面結(jié)構(gòu)，由其初始服務能力開始損壞，至最終服務能力所經(jīng)過的時間。工作年限的選定應充分考慮路面的功能等級、養(yǎng)護維修的類型和水平、初次修建的資金、壽命周期費用等因素。

分析年限為設(shè)計方案所包括的時段，它可以大于工作年限或與工作年限相同。通常由于種種原因，分析年限可能要考慮分期修建或計劃大修在內(nèi)。根據(jù)壽命周期費用分析，采用較長的分析年限更符合比較長期的策略。分析年限劃分標準見表2所示。

表2 分析年限劃分標準

應用于可靠度設(shè)計的標準離差對柔性路面采用0.45，對剛性路面采用0.35，這相當于方差為0.2025和0.1225。

當考慮分期修建時，各時期的可靠度組合起來必須滿足總的可靠度，即

式中:n為期數(shù)，如預計分兩期修建，要求總的可靠度為95%，則各期的可靠度必須為(0.95)1/2，即97.5%。

2 修正方程式

(1)土基與環(huán)境修正式(14－53)僅適用于AASHO道路試驗段的土基狀況，即有效土基回彈模量為20.7MPa (3000psi)的柔性路面。對于其他土基及環(huán)境條件，經(jīng)修正為式(1)，即

式中:MR為路基土有效回彈模量。

(2)降水，排水條件修正。考慮到當?shù)亟邓?、排水條件與試驗路的差異，通過式(3)作修正。

式中:m2為基層的排水系數(shù);m3為底基層的排水系數(shù)。

(3)可靠度保證率修正。按式(3)計算，使PSI降至Pt的80kN單軸軸載通行次數(shù)W18等于Wtl8，設(shè)計的可靠度僅為50%，因為該式中所有的變量均為平均值，為了達到要求的可靠度水底平，W18必須小于Wtl8一個正態(tài)偏移ZR，如圖1所示，即

圖1 基于ESAL的設(shè)計可靠度

式中:ZR為給定可靠度R的正態(tài)偏移，由表3查得;S0為標準離差。

將式(2)與式(3)合并，并以剩余耐用性指數(shù)△PSI代換(4.2－Pt)，可得到經(jīng)各種修正之后的設(shè)計方程式: