本发明专利技术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。本发明专利技术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。善复合式路面全寿命周期的社会经济效益。善复合式路面全寿命周期的社会经济效益。
【技术实现步骤摘要】
城市道路复合式路面层间抗剪强度的设计方法
[0001]本专利技术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。
技术介绍
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
技术实现思路
[0005]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，本专利技术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。
[0006]本专利技术提供的技术方案如下：
[0007]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：
[0008]S1、确定复合式路面设计参数取值；
[0009]S2、计算确定层间最大剪应力标准值；
[0010]S3、确定层间结构可靠度系数；
[0011]S4、计算确定层间抗剪结构系数；
[0012]S5、计算确定温度修正系数；
[0013]S6、计算确定重载修正系数；
[0014]S7、计算确定层间剪应力设计值；
[0015]S8、确定层间抗剪强度设计指标。
[0016]优选地，复合式路面设计参数包括：沥青层厚度、弹性模量、泊松比；水泥混凝土板厚度、弹性模量、泊松比；水泥稳定土基层厚度、弹性模量、泊松比；土路基弹性模量和泊松比。
[0017]优选地，层间最大剪应力标准值的计算采用弹性层状理论体系或有限元理论计算确定。
[0018]优选地，层间最大剪应力标准值计算公式如下：
[0019][0020]式中：τ
max
为层间最大剪应力标准值，h
c
为沥青层厚度。
[0021]优选地，层间结构可靠度系数由城市道路等级确定，城市道路等级包括快速路、主干路、次干路、支路。
[0022]优选地，层间抗剪强度结构系数按下式计算：
[0023]①
一般行驶路段：
[0024]ξ
r1
＝1.2/A
c
[0025]②
特殊路段，包括交叉口段、变速车道段、小半径圆曲线段：
[0026][0027]式中：ξ
r
为抗剪强度结构系数，A
c
为道路等级系数，N
j
为设计基准期内层间结构上的累计当量作用轴次，计算公式如下：
[0028][0029]式中：t为设计基准期，N1为营运第一年单向日平均当量轴次，γ为设计基准期内交通量的年平均增长率，η为设计车道分布系数。
[0030]优选地，温度修正系数计算公式为：
[0031]ξ
T
＝1
×
10
‑5T2‑
0.0018T+1.0319
[0032]式中：ξ
T
为温度修正系数；T为设计温度，单位为℃。
[0033]优选地，重载修正系数计算方法为：
[0034]①
当重载率≤65％时为一般重载，重载修正系数按下式计算：
[0035][0036]②
当重载率＞65％时为超重载，重载修正系数按下式计算：
[0037][0038]式中：ξ
p
为重载修正系数，p
i
为重载率，即大于100kN的轴次之和与总轴次比率值。
[0039]优选地，层间剪应力设计值τ
R
计算公式为：
[0040]τ
R
＝γ
a
ξ
T
ξ
p
ξ
r
τ
max
[0041]式中：γ
a
为层间结构可靠度系数，ξ
T
为温度修正系数，ξ
p
为重载修正系数，ξ
r
为抗剪强度结构系数，τ
max
为层间最大剪应力标准值。
[0042]优选地，层间抗剪强度设计指标τ为：
[0043][τ]≥τ
R
[0044]式中，τ
R
为层间剪应力设计值。
[0045]本专利技术的有益效果为：
[0046]本专利技术针对城市道路复合式路面的薄弱处，即层间抗剪强度，提出了以层间抗剪强度为控制指标的设计方法，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，弥补现行路面设计方法在复合式路面层间位置处的空白，进而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。本专利技术操作简单、适用性较强，可在城市道路路面中推广应用。
附图说明
[0047]图1是本专利技术实施例中城市道路复合式路面层间抗剪强度的设计方法流程图。
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种城市道路复合式路面层间抗剪强度的设计方法，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的城市道路复合式路面层间抗剪强度的设计方法，其特征在于，复合式路面设计参数包括：沥青层厚度、弹性模量、泊松比；水泥混凝土板厚度、弹性模量、泊松比；水泥稳定土基层厚度、弹性模量、泊松比；土路基弹性模量和泊松比。3.根据权利要求2所述的城市道路复合式路面层间抗剪强度的设计方法，其特征在于，层间最大剪应力标准值的计算采用弹性层状理论体系或有限元理论计算确定。4.根据权利要求1所述的城市道路复合式路面层间抗剪强度的设计方法，其特征在于，层间最大剪应力标准值计算公式如下：式中：τ
max
为层间最大剪应力标准值，h
c
为沥青层厚度。5.根据权利要求1所述的城市道路复合式路面层间抗剪强度的设计方法，其特征在于，层间结构可靠度系数由城市道路等级确定，城市道路等级包括快速路、主干路、次干路、支路。6.根据权利要求1所述的城市道路复合式路面层间抗剪强度的设计方法，其特征在于，层间抗剪强度结构系数按下式计算：
①
一般行驶路段：ξ
r1
＝1.2/A
c
②
特殊路段，包括交叉口段、变速车道段、小半径圆曲线段：式中：ξ
r
为抗剪强度结构系数，A
c
为道路等级系数，N
j
为设计基准期内层间结构上的累计当量作用轴次，计算公式如下：式中：t为设计基准期，N1为营运第一年单向日平...
【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞金，程小亮，王阳，赵宇，
申请(专利权)人：中冶南方工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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