一种场内道路沥青混凝土路面设计计算方法技术

本发明专利技术涉及水利水电工程技术领域，提供了一种场内道路沥青混凝土路面设计计算方法，包括如下步骤：S1.基本数据采集：获取运输总量和运输车辆数据，并根据运输总量除以运输车辆数据中的车辆载重计算车辆运输次数，运输车辆数据包括车辆载重、车辆轴载、车辆轴距、车辆轴数，运输总量为场内道路建设期间需运输总重量；S2.设计轴载累积作用次数计算；S3.验算计算。本发明专利技术基于场内道路交通特征，轴载谱简单明确，设计轴载累计作用次数容易准确计算得到，操作简单易行；结合结构设计仿真分析软件加载，提取力学响应值，能有效避免查诺谟图查图误差和无图可查的问题，更符合现今实际情况，尤其适用于场内道路路面设计的问题。尤其适用于场内道路路面设计的问题。尤其适用于场内道路路面设计的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种场内道路沥青混凝土路面设计计算方法


[0001]本专利技术涉及一种场内道路沥青混凝土路面设计计算方法，属于水利水电工程


技术介绍

[0002]水利水电工程场内道路通行车辆轴载大，路面极易破坏，除自卸汽车超载严重外，还与目前设计采用的计算方法有关。因水利水电工程场内道路使用属性与厂矿道路相同，常采用《GBJ 22
‑
87厂矿道路设计规范》进行设计计算，然而该规范应用存在以下问题：
①
该规范87年制定至今未更新，且自卸汽车轴数为两轴。而现今水利水电工程常用自卸汽车轴数有3轴或4轴，相同载重，轴数增加，轮胎压力、轴载大大减小；
②
该规范标准车累计交通量辆数以标准车平均日交通量辆数、全年工作日数、设计使用年限确定。《SL 303
‑
2004水利水电工程施工组织设计规范》以施工高峰期年运量和行车密度确定道路等级，该运量和行车密度为峰值而非年平均值，每年不尽相同且无规律，确定场内道路标准车平均日交通量需假定施工期平均行车密度、日工作班制、年工作日数、运输汽车型号、施工工期等众多假设条件；
③
该规范以弯沉值为设计指标，根据路面设计使用年限内标准车的累计交通量辆数（而非设计轴载累计作用次数）计算路面弯沉值和弯沉系数，采用双层体系理论进行路面设计。设计指标单一，计算方法陈旧；
④
该规范仅考虑了车辆荷载作用效应，未考虑温度效应；
⑤
该规范以查图方式进行设计，查图误差大，形成逐级累计较大误差；
>⑥
该规范材料弹性模量取值与现今弹性模量取值相差甚大；
⑦
基层、底基层采用无机结合料或粒料，《JTG D50
‑
2017公路沥青路面设计规范》两者回弹模量分别可达28000MPa和400MPa，路面结构层综合回弹模量相差甚大。而该规范规定当路面为多层结构时，路面材料回弹模量，应采用泥结碎（砾）石回弹模量约250MPa，与实际情况明显不符；
⑧
场内道路自卸汽车轴载普遍较大，沥青路面为柔性路面，承受车辆轴重主要由基层承担。该规范设计的路面结构层普遍偏薄。
[0003]若采用现行《JTG D50
‑
2017公路沥青路面设计规范》进行设计计算，规范应用存在以下问题：
①
该规范将车辆根据轴型不同分为11种类型，以设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车（即2
‑
11类车）交通量辆数确定交通荷载等级，并通过轴载谱确定2
‑
11类车中各类车的当量设计轴载换算系数，进而确定初始年设计车道日平均当量轴次N1。以N1、交通量年平均增长率、设计使用年限确定设计轴载累计作用次数N
e
。而场内道路交通量无规律性、无递增性，N1、交通量年平均增长率、N
e
难以确定；
②
自卸汽车轴载往往远大于100kN，若以该规范中100KN为标准轴载计算设计轴载累计作用次数，(P
mij
/100)>1，(P
mij
/ 100)b次幂后，设计轴载的累计作用次数会严重失真。
式中P
mij
‑‑‑
m类车（2
‑
11类）的i种轴型在j级轴重区的单轴轴载；b
‑‑‑
换算系数，不同设计指标取值不同，取值可为4、5、13；
③
该规范沥青混合料层理论拉应变系数、无机结合料层理论拉应力系数、沥青混合料层理论压应力系数等参数，是路面结构层各层厚度与荷载当量圆半径（h/δ）及各层弹性模量比（Ei/Ej）的复杂的隐函数，至今未有通用的简化公式，若采用查诺谟图求解，存在查图精度低、计算误差大，计算沥青层永久变形量时，沥青混合料第i分层顶面竖向压应力中理论拉应力系数无诺谟图可查等问题。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种场内道路沥青混凝土路面设计计算方法，该场内道路沥青混凝土路面设计计算方法，略去了难以确定的基年日作用次数、年工作日数、年平均增长率等的假设，能较准确确定设计轴载累计作用次数，从而解决上述现有技术计算方式参数选取不当、计算不准确、基准值难以确定等问题。
[0005]本专利技术通过以下技术方案得以实现。
[0006]本专利技术提供的一种场内道路沥青混凝土路面设计计算方法，包括如下步骤：S1.基本数据采集：获取运输总量和运输车辆数据，并根据运输总量除以运输车辆数据中的车辆载重计算车辆运输次数，运输车辆数据包括车辆载重、车辆轴载、车辆轴距、车辆轴数，运输总量为场内道路建设期间需运输总重量；S2.设计轴载累积作用次数计算：根据运输车辆数据计算设计轴载累计作用次数N
e
=N
e1
+N
e2
+
…
+N
ex
+
…
+N
en
，其中N
ex
为x类车的设计轴载累计作用次数，通过如下方式计算得到，式中，VCDF
m
为m类车辆类型分布系数，LDF为车道系数，EALF
m
为m类车辆的当量设计轴载换算系数，n
x
为x类车运输次数，m为按车辆轴型分类的2~11类车；x类车运输次数n
x
通过如下方式计算得到，n
x =Q
x总
/Q
x
，式中，Q
x总
为x类车需运输总量，Q
x
为x类车载重；S3.计算验算，根据公路沥青路面设计规范进行，包括如下子步骤：S3.1.路面计算：根据路面结构类型和结构层厚度，结合车辆载重数据，采用结构设计仿真分析软件建模，以设计轴载满载加载进行计算，提取出力学响应值；提取出的力学响应值为，根据路面结构层材料类型对路面设计对应的设计指标计算所需的力学响应值；S3.2.厚度验算：根据道路等级确定目标可靠指标，结合项目所在自然分区，对路面结构类型和结构层厚度进行验算，判断是否满足设计要求，如满足则进入下一步，如不满足则调整路面结构类型和/或结构层厚度并返回上一步；S3.3.验算防冻：比较路面结构层厚度与最小防冻厚度，取较大值作为最终路面结构层的厚度；S3.4.计算验收弯沉值：根据最终确定的路面结构类型和结构层厚度，计算验收弯沉值；
上述车辆类型分布系数、当量设计轴载换算系数、车道系数、目标可靠指标、路面结构层、路面结构类型和结构层厚度均引用自《JTG D50
‑
2017公路沥青路面设计规范》。
[0007]所述m类车辆的当量设计轴载换算系数EALF
m
通过如下方式计算得到，式中，EALF
mijk
为m类车辆中i种轴型在j级轴重区间的k号单轴轴载当量设计轴载换算系数，ND
mij
为m类车辆中i种轴型在j级轴重区间的数量，NT
m
为m类本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种场内道路沥青混凝土路面设计计算方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.基本数据采集：获取运输总量和运输车辆数据，并根据运输总量除以运输车辆数据中的车辆载重计算车辆运输次数，运输车辆数据包括车辆载重、车辆轴载、车辆轴距、车辆轴数，运输总量为场内道路建设期间需运输总重量；S2.设计轴载累积作用次数计算：根据运输车辆数据计算设计轴载累计作用次数N
e
=N
e1
+N
e2
+
…
+N
ex
+
…
+N
en
其中N
ex
为x类车的设计轴载累计作用次数，通过如下方式计算得到，式中，VCDF
m
为m类车辆类型分布系数，LDF为车道系数，EALF
m
为m类车辆的当量设计轴载换算系数，n
x
为x类车运输次数，m为按车辆轴型分类的2~11类车；x类车运输次数n
x
通过如下方式计算得到，n
x =Q
x总
/Q
x
，式中，Q
x总
为x类车需运输总量，Q
x
为x类车载重；S3.计算验算，根据公路沥青路面设计规范进行，包括如下子步骤：S3.1.路面计算：初拟路面结构类型和结构层厚度，结合车辆载重数据，采用结构设计仿真分析软件建模，以设计轴载满载加载进行计算，提取出力学响应值；提取出的力学响应值为，按《JTG D50―2017公路沥青路面设计规范》中根据路面结构层材料类型对路面设计对应的设计指标计算所需的力学响应值；S3.2.厚度验算：根据道路等级确定目标可靠指标，结合项目所在自然分区，得到自然分区的相应调整系数，对路面结构类型和结构层厚度进行验算，判断是否满足设计要求，如满足则进入下一步，如不满足则调整路面结构类型和/或结构层厚度并返回上一步；S3.3.验算防冻：比较路面结构层厚度与最小防冻厚度，取较大值作为最终路面结构层的厚度；S3.4.计算验收弯沉值：根据最终确定的路面结构类型和结构层厚度，计算验收弯沉值；上述车辆类型分布系数、当量设计轴载换算系数、车道系数、目标可靠指标、路面结构层、路面结构类型和结构层厚度均引用自《JTG D50
‑
2017公路沥青路面设计规范》。2.如权利要求1所述的场内道路沥青混凝土路面设计计算方法，其特征在于，所述m类车辆的当量设计轴载换算系数...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐显芬，张波，叶建新，
申请(专利权)人：中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：