美国地沥青学会AI沥青路面设计方法.docVIP

AI沥青路面设计方法 选择基层沥青混合料类型或集料基层厚度MS-l（Thickness Design-Asphalt Pavement for Highways and Streets）是美国地沥青学会(AI)出版公路及城市道路沥青路面厚度设计方法手册，自1955年以来，出版了九个版本的MS-l系列手册。MS-l的第七和第八版是以AASHO道路试验、WASHO道路试验和一些英国试验路的数据为基础，1981年出版的MS-l的第九版本与前面的版本不同，第九版以前的MS-l手册中沥青厚度设计方法都是采用经验方法，第九版本以力学一经验法为基础，应用弹性多层体系理论以及经验的破坏准则确定路面的厚度。1983年进行了MS-1修订，提出了专门的设计程序CP-1 DAMA，并研制了能覆盖三个不同温度范围的系列设计图表,然而代表美国很大一部分地区的只有一张图表。1991年又提出了MS-l第九版的修正版本和新的CP-1 DAMA程序（以下简称DAMA），包括了三个不同温度区范围的路面厚度设计。图8.1是AI厚度设计法流程图。 选择基层沥青混合料类型或集料基层厚度 确定路基回弹模量交通量预估 确定路基回 弹模量 交通量预估 选择设计温度 设计厚度组合 设计厚度组合 分期修建不分期修建经济比较 分期修建 不分期修建 经济比较 最终设计 最终设计 图8.1 AI厚度设计法流程图 第一章 交通分析 1.1 计算设计年限内的设计ESAL 在进行路面结构设计时，必须首先对设计年限内的交通状况进行预测。AI对交通量的预测是以80KN作为当量标准轴载为基础的。为了得到设计年限内的设计车道上当量轴载的ESAL，首先必须将各种荷载组下的作用次数换算为对应的80KN的当量轴载次数。对应80kN当量标准单轴荷载的(n0) i 为i荷载组每天的初始重复作用次数，可用下式计算: (n0) i =(piFi)(ADT)0(T)(A) (8-1-1) 式中: (n0)i为i荷载组每天的初始重复作用次数；pi为i荷载组占总重复作用次数的百分数； (ADT)0为设计年限开始时的日均交通量；T为货车在ADT中的百分数；A为每辆货车的平均轴数；Fi为i荷载组的当量轴载系数（EALF）,是根据pt=2.5、SN=5时的AASHTO当量系数。对应的当量轴载系数F计算公式： （8-1-2） 其中：Gt=log[（4.2-2.5）/（4.2-1.5）] ?x=0.4+0.081(Lx+L2)3.23/[(5+1)5.19L23.23] Lx为作用在一组单轴、一组双轴、一组三轴上的荷载,单位为kip,L2为轴的编号,单轴为1,双轴为2,三轴为3。 设计车道设计年限内的当量轴载的ESAL计算公式： ESAL=(?piFi)(ADT)0(T)(A)(G)(D)(L)(365)(Y) （8-1-3） 式中：G为增长系数；D为方向分布系数，通常假设为0.5，除非两个方向的交通量不同；L为车道分布系数，它随交通量和车道数目而变化；Y为设计年限，单位为年。其中式（8-1-3)中右边第一项和第四项合并，称之为货车系数。 Tf=(?piFi)(A) （8-1-4） 式中：Tf为货车系数，或每辆货车的8OkN单轴荷载作用次数。式（8-1-3）改写为： ESAL= (ADT)0(T)(Tf)(G)(D)(L)(365)(Y) （8-1-5） 路面设计所需最基本的交通消息是设计年限初的货车日均交通量ADTT，ADTT可以用ADT的百分率或实际值表示，这一初始日均交通量，可以通过交通特性与设计项目相类似的道路实际交通统计得到。确定设计ESAL应采用以下具体步骤。 （1）预测拟建工程可能行驶的不同类型车辆的数量，如客车、单车厢货车(含公共汽车)以及各种类型的多车厢货车等。若可以预测货车总数，但不知其类型，则可用表8.1.1作为参考，查表得出各货车百分数。 表8.1.1 美国不同等级公路的货车分布情况 车辆类型 货车百分数 州际 其它主干线 次要主干线 集散道路 主要 次要 郊区路网 单车箱货车 2轴，4轮 2轴，6轮 3轴或以上 全部单车厢货车 半拖挂牵引车 4轴或以下 5轴 6轴或以上 全部多车厢牵引车 全部货车 43 8 2 5 5 41 1 47 100 60 10 3 73 3 25 1 27 100 71 11 4 86 3 11 ?1 14 100 73 10 4 87 2 10 1 13 100 80 10 2 92 2 6 ?1 8 100 市区路网 单车厢货车 2轴，4轮 2轴，6轮 3轴或以上 全部单车厢货车 半拖