CN104358201B - 一种沥青稳定再生集料层的设计方法 - Google Patents
一种沥青稳定再生集料层的设计方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及建筑垃圾再利用技术领域,具体公开了一种沥青稳定再生集料层的设计方法,包括以下步骤:步骤一,按照《公路沥青路面设计规范》(JTG D50‑2006)的设计方法,确定路面结构的各结构层的材料与厚度;步骤二,根据各沥青面层的材料与厚度,计算各沥青面层的最大剪应力τi;步骤三,根据各沥青面层的最大剪应力τi,计算沥青稳定再生集料层的容许车辙深度[Rr];再计算沥青稳定再生集料层的动稳定度容许值[DS];步骤四,进行沥青稳定再生集料层的级配组成设计,并确定其最佳沥青用量;进行车辙试验测试其动稳定度DS,使得DS≥[DS]。本发明的沥青稳定再生集料层的设计方法设计合理,成本低,使用操作简便,能延长路面的使用寿命,降低路面养护成本。
Description
技术领域
本发明涉及建筑垃圾再利用技术领域,具体公开了一种沥青稳定再生集料层的设计方法。
技术背景
建筑垃圾是指建(构)筑物建设与拆除、路面建设与翻修、混凝土生产和工程施工等其它状况下产生的固体废弃物。土木工程建设与拆除会产生大量建筑垃圾,我国正处于建设高峰期,每年产生的建筑垃圾达6亿吨,其中废弃的水泥混凝土占60%以上。
再生集料(Recycled Concrete Aggregate,RCA)是指建筑垃圾中的废弃水泥混凝土经分拣、剔筋、破碎、分级后形成的粒径小于40mm的骨料,包括再生粗集料(4.75mm≤粒径<40mm)和再生细集料(粒径﹤4.75mm)。自二次世界大战结束后,欧美等发达国家相继开展了建筑垃圾路用的研究,主要用于路面基层、路肩和路基,在少数情况下用于面层,美国有超过20个州在公路建设中采用再生骨料。中国各级政府部门鼓励建筑垃圾的资源化利用,全国人大于1995年11月通过了《城市固体垃圾处理》,要求“产生的部门必须交纳垃圾处理费”,但由于各种原因,我国目前仍有巨量的建筑垃圾被直接运往城市郊区露天堆放或简单的填埋,不仅占用了大量的土地,而且会造成严重的环境污染。另一方面,我国大规模的公路建设需要耗用大量石料,路面混合料中90%以上是集料,普遍选用玄武岩、花岗岩、石灰岩等优质集料。随着修筑公路过程中大量使用,高质量集料已被消耗殆尽,使得路面集料供需矛盾日益突出,价格越来越高。因此,利用再生骨料替代天然集料进行路面建设,不仅能缓解天然集料紧缺的情况,同时也有助于解决建筑垃圾的处理问题,可以起到一箭双雕的作用。具有良好的经济效益与社会效益,是目前处理城市化过程中代谢的大量建筑垃圾最为有效的途径。
沥青稳定碎石是我国沥青路面常用的混合料,被广泛应用于沥青路面下面层或柔性基层。传统上,沥青稳定碎石由沥青、天然碎石和矿粉按比例混合而成。采用再生集料部分或全部替代沥青稳定碎石中的天然集料,设计出性能优良的沥青稳定再生集料,不仅能大规模再利用建筑垃圾,而且还能大幅提高建筑垃圾的附加价值。现阶段我国尚没有沥青稳定再生集料的设计方法,在常规的使用方法中往往是按照现行《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的方法进行。与天然沥青稳定碎石相比,再生集料表面存在微裂缝与空隙,吸水率大且粘附性差,又增加了对沥青的吸附量;其次,再生集料含有具备一定活性的硅酸盐,这些活性物质与沥青能发生一定的化学反应;最后,再生集料表面比天然碎石更粗糙、且有很多孔隙,混合料拌和过程中,沥青更易渗透进再生集料表面及内部空隙,进而提高界面强度。以上因素导致沥青稳定再生集料与传统的沥青稳定碎石在粘附性、力学特性、路用性能等方面存在较大差异,如果按照上述方法进行设计,会存在以下问题:(1)沥青路面的材料与结构设计相互脱节,材料的设计没有体现结构组合的性能水平;(2)在确定铺装结构组合后,也没有根据各结构层的性能要求有针对性、有侧重地选择原材料并进行混合料的优化设计,并根据交通量、使用环境等进行有针对性的路用性能检验。由此会导致了沥青路面易产生车辙病害,且耐久性不足。
因此,针对建筑垃圾再生集料本身的技术性质,设计出合理的沥青稳定再生集料的设计方法是正确使用建筑垃圾再生有效途径,有利于建筑垃圾再生集料在公路建设中的推广使用,是消纳城市建筑垃圾的有效途径,并能大幅提高建筑垃圾的附加价值。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明的目的是提供一种沥青稳定再生集料层的设计方法。该方法步骤简单,针对建筑垃圾再生集料的技术性质展开合理设计,投入成本低且使用操作简便、使用效果好,能有效解决现有的沥青稳定再生集料设计方法不能实现路面结构与材料一体化控制车辙的缺陷。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现。
一种沥青稳定再生集料层的设计方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一,按照《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)的设计方法,确定路面结构的各结构层材料与厚度,所述路面结构的结构层包含N个沥青面层,N为自然数;所述N个沥青面层中至少包含上面层和沥青稳定再生集料层;N个沥青面层分别用序号i表示,i=1,2,...,N,上面层的序号为1,其下各沥青面层的序号依次为2、3…N,设定沥青稳定再生集料层的序号为r,r>1。
步骤二,根据N个沥青面层的材料与厚度,计算N个沥青面层对应的最大剪应力τi,i=1,2,...,N。
N个沥青面层对应的最大剪应力τi的计算,包括以下子步骤:
2a)确定N个沥青面层对应的厚度、模量和泊松比;
2b)施加标准轴载,双圆垂直均布荷载、接地压力为0.7MPa、直径为0.213m、双圆圆心距离为1.5倍直径;
计算双圆轮隙中心下不同深度处的最大剪应力ηk;所述不同深度处是指,从路表0cm开始向下以固定间隔确定深度计算点,直至沥青面层底部,设定不同深度计算点的序号为k,k为正整数;
2c)分别在每个沥青面层的厚度内取最大剪应力ηk的最大值作为对应沥青面层的最大剪应力τi,i=1,2,...,N。
步骤三,根据N个沥青面层对应的最大剪应力τi,i=1,2,...,N;计算沥青稳定再生集料层的容许车辙深度[Rr],r为沥青稳定再生集料层的序号;再计算沥青稳定再生集料层的动稳定度容许值[DS]。
其中,容许车辙深度[Rr]的计算,包括以下子步骤:
3a)采用公式计算得出各沥青面层的剪应力分配比例Pi,i=1,2,...,N,N为沥青面层的个数;其中,τi为N个沥青面层对应的最大剪应力,且记沥青稳定再生集料层的剪应力分配比例为Pr;
3b)采用公式[Rr]=[R0]×Pr,计算沥青稳定再生集料层的容许车辙深度[Rr],其中,[R0]为路表容许车辙深度。
其中,沥青稳定再生集料层的动稳定度容许值[DS]的计算,包括以下子步骤:
4a)计算沥青稳定再生集料层的月平均温度
收集工程所在地的气温,从初始年第一个月算起,计算第j个月工程所在地的月平均气温,其中,j为正整数且j≥2;再采用路面温度场预估模型计算第j个月沥青稳定再生集料层中间深度处的温度,将其作为第j个月沥青稳定再生集料层的月平均温度。
其中,所述路面温度场预估模型为:
式中,MMAT,j为第j个月工程所在地的月平均温度,℃;MMPT,j为第j个月沥青稳定再生集料层的月平均温度,℃;z为路表至沥青稳定再生集料层中间深度处的深度且其单位为in,其中1in=2.54cm,j≧2。
4b)计算月累计标准轴载作用次数
计算初始年的累计标准轴载作用次数N1和交通增长率γ,然后采用公式Na=N1×(1+γ)a,计算第a年的累计标准轴载作用次数Na,其中a为自然数;再采用公式计算第a年n月的月平均累计标准轴载作用次数Na,n,1≤n≤12。
4c)将沥青稳定再生集料层的动稳定度容许值的初始值设定为[DS0]。建立车辙预估模型,并进行车辙检验。从初始年第一个月算起,计算第j个月末沥青稳定再生集料层的车辙深度RDj,其中,j为正整数且j≥2。
其中,所述的车辙预估模型为:
式中,RDj为第j个月末沥青稳定再生集料层的车辙深度;[DS0]为设定的沥青稳定再生集料层的动稳定度容许值的初始值;Nj为第j个月的月平均累计标准轴载作用次数,j=(a-1)x12+n,α为自然数,1≤n≤12;MMPT,j为第j个月沥青稳定再生集料层的月平均温度,℃;τr为沥青稳定再生集料层的最大剪应力,MPa;v为行车速度,km/h;m为材料蠕变参数,与混合料性质有关,m=-1.0-0。
其中,所述第j个月末沥青稳定再生集料层的车辙深度RDj的具体计算包括以下子步骤:
①采用车辙预估模型,计算沥青稳定再生集料层在第一个月末的车辙深度RD1,
②计算沥青稳定再生集料层第j-1个月末的累积车辙深度RDj-1,
③计算RDj-1在温度Tj下的历史累计等效轴载作用次数Npjs,
④计算沥青稳定再生集料层第j个月末的历史累计轴载作用次数Npj,
Npj=Npjs+Nj
⑤计算沥青稳定再生集料层第j个月末的累积车辙深度RDj,
4d)将车辙深度RDj与容许车辙深度[Rr]相比较,当RDj位于0.98[Rr]~1.02[Rr]范围时,接受动稳定度容许值的初始值[DS0]为动稳定度的容许值[DS];否则,调整动稳定度容许值的初始值[DS0],使得RDj位于0.98[Rr]~1.02[Rr]范围。
其中,调整动稳定度容许值的初始值[DS0]的具体子步骤为:
当RDj≥1.02[Rr]时,采用公式[DS0r]=[DS0]+ΔDS调整[DS0],并重新计算RDj,使得RDj位于0.98[Rr]~1.02[Rr]范围;ΔDS为动稳定度调整幅值,[DS0r]动稳定度容许值的调整值;
当RDj≤0.98[Rr]时,采用公式[DS0r]=[DS0]-ΔDS调整[DS0],并重新计算RDj,使得RDj位于0.98[Rr]~1.02[Rr]范围;ΔDS为动稳定度调整幅值,[DS0r]动稳定度容许值的调整值。
步骤四,进行沥青稳定再生集料层的级配组成设计,确定其最佳沥青用量,并进行车辙试验测试其动稳定度DS,使得DS≥[DS]。
具体子步骤如下。
5a)选择沥青、再生集料、天然集料与矿粉等原材料,按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中关于沥青稳定碎石ATB的级配范围要求,完成沥青稳定再生集料的级配组成设计。
5b)进行马歇尔试验,按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的方法确定沥青稳定再生集料的最佳沥青用量。
5c)进行沥青稳定再生集料的车辙试验、低温弯曲试验、水稳定性试验,要求低温弯曲应变、残留稳定度和冻融劈裂强度比满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的要求,同时记录车辙试验所测试的动稳定度DS。
当动稳定度DS≥动稳定度容许值[DS]时,设计通过;当动稳定度DS<动稳定度容许值[DS]时,说明所设计的沥青稳定再生集料不满足特定交通与环境条件下的路面结构性能要求,此时需要通过采用改性沥青、优化级配组成设计或改变沥青用量等方法,重新设计并进行性能验证,最终使得DS≥[DS]。
与现有技术相比,本发明具有以下优点及有益效果:
(1)本发明的设计方法为以沥青稳定再生集料为结构层的设计提供了标准,解决当前普遍以沥青稳定碎石替代设计方法的弊端,为充分利用再生骨料进行路面建设提供了基础解决方案,有助于解决建筑垃圾处理问题。
(2)本发明的设计方法实现了结构与材料一体化控制车辙。本发明在设计时充分考虑了路面结构对材料的性能要求,使得结构与材料相互配合,大大提高了沥青路面的使用寿命,延迟维修年限,大大节约养护资金。
(3)本发明的设计方法设计合理、操作简便且实现方便,大幅度简化了沥青稳定再生集料的强度设计标准确定过程,节省了大量的人力物力,并且无需借助任何试验数据便可自动完成。
(4)本发明实用价值高,应用前景广,能简便地投入实体工程设计,大幅提高设计合理性。
综上,本发明的沥青稳定再生集料层的设计方法是基于结构与材料一体化控制车辙,设计合理,投入成本低,使用操作简便,使用效果好,不仅能为沥青稳定再生集料的设计强度提供标准,而且还能实现沥青稳定再生集料基层控制车辙的结构与材料一体化控制,延长路面的使用寿命,降低路面养护成本。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的方法流程框图。
图2为本发明实施例沥青稳定再生集料层在设计年限内的预估车辙深度示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细说明,但本发明并不限于此实施例。
实施例
本发明的沥青稳定再生集料层的设计方法,具体方法流程参考图1,具体步骤如下。
步骤一、确定路面结构组合和厚度。
(1)交通分析
某新建高速公路设计,通车第一年的日平均交通量及代表车型如表1所示。
表1 2013年交通量及车辆组成
路面结构组合设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载(BZZ-100),将各种轴载换算为标准轴载,结果如表2和表3:
表2轴载换算结果表(弯沉)
表3轴载换算结果(半刚性基层层底拉应力)
根据《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006),高速公路沥青路面设计年限为15年,四车道的车道系数在0.4-0.5之间,取0.45,交通量增长率为5.0%。
以设计弯沉作为设计指标计算路面厚度和验算沥青面层层底拉应力的累计当量轴次为:
验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次为:
(2)拟定路面结构
按照当地的典型路面结构,拟定的路面结构如表4所示。为了利用当地建筑拆迁的废弃混凝土,采用沥青稳定再生集料(以下简称为ATRCA)。
表4初拟路面结构
(3)设计参数确定
设计弯沉值采用公式Ls=600Ne -0.2AcAsAb计算。高速公路,Ac=1.0;沥青混凝土面层,As=1.0;半刚性基层、底基层且厚度大于20cm,Ab=1.0;经过计算,设计弯沉Ls为23.0(0.01mm)。
路面结构层材料的容许拉应力采用式(1)计算,沥青混合料的抗拉强度结构系数采用式(2)计算,水泥稳定碎石的抗拉强度结构系数采用式(3)计算,沥青稳定再生集料的抗拉强度结构系数采用式(4)计算。路面各结构层的设计参数如表5所示。
Ks=0.09Ne 0.22/AC (2)
Ks=0.09Ne 0.22/AC (3)
Ks=0.382Ne 0.113/AC (4)
式中:σR为容许拉应力,MPa;σs为极限劈裂强度,MPa;KS为抗拉强度结构系数;Ne为标准轴载作用次数;Ac为公路等级系数,高速公路取为1.0。
表5路面结构设计参数
(4)路面结构厚度确定
采用路面软件计算确定水泥稳定再生集料底基层厚度为19.9cm,取设计层厚度为20cm。
步骤二、计算路面结构各沥青面层的最大剪应力。
施加标准轴载BZZ-100,轮胎接地压力为0.7MPa、直径为0.213m且双圆圆心距离为1.5倍直径。
采用Bisar软件计算上面层、中面层和下面层的最大剪应力,间隔为1cm,计算位置为双圆轮隙中心和圆心下方,结果如表6所示。进一步分析可知,上面层、中面层和下面层的最大剪应力为τ1=0.172MPa、τ2=0.234MPa、τ3=0.207MPa。
表6沥青面层剪应力计算结果
深度/cm | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 4 | 5 |
双圆轮隙中心 | 0.143 | 0.111 | 0.098 | 0.107 | 0.120 | 0.100 | 0.095 |
圆心 | 0.018 | 0.059 | 0.104 | 0.142 | 0.172 | 0.175 | 0.189 |
深度/cm | 6 | 7 | 8 | 9 | 9 | 10 | 11 |
双圆轮隙中心 | 0.084 | 0.075 | 0.075 | 0.073 | 0.069 | 0.065 | 0.060 |
圆心 | 0.206 | 0.217 | 0.234 | 0.219 | 0.207 | 0.196 | 0.184 |
深度/cm | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | ||
双圆轮隙中心 | 0.062 | 0.065 | 0.066 | 0.066 | 0.065 | ||
圆心 | 0.172 | 0.159 | 0.146 | 0.134 | 0.121 |
步骤三、确定沥青稳定再生集料层的容许车辙深度Rr和动稳定度容许值[DS]。
采用公式计算各沥青面层的剪应力分配比例,上面层、中面层和下面层的剪应力分配比例分为P1=28.0%、P2=38.2%、P3=33.8%。
高速公路的路表容许车辙深度[R0]取为15mm;采用公式[Rr]=[R0]×Pr计算沥青稳定再生集料层的容许车辙深度为[Rr]=5.1mm。
收集工程所在地的气温资料,并计算月平均气温,见表7;根据公式分别计算ATRCA层中间深度处的月平均温度,结果详见表8。
通车第一年的日平均标准轴载当量轴次为3386次,投入使用后第一年内的累计标准轴载次数N1=123.6万次,设计使用年限(或设计使用寿命)内的累计标准轴载次数为1200万次,车道系数为0.45,设计使用年限内各年的月平均累计标准轴载次数详见表9。
高速公路设计速度为100km/h。
表7工程所在地月平均气温
月份 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
平均气温/℃ | 3.8 | 6.2 | 11.8 | 16.9 | 20.9 | 24.3 |
月份 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
平均气温/℃ | 26.1 | 25.2 | 20.5 | 16.1 | 10.4 | 5.9 |
表8 ATRCA层的月平均温度
月份 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
ATRCA温度/℃ | 7.4 | 10.1 | 16.3 | 22.0 | 26.5 | 30.2 |
月份 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
ATRCA温度/℃ | 32.2 | 31.2 | 26.0 | 21.1 | 14.8 | 9.8 |
表9各年月平均累计标准轴载次数
根据步骤404中所述方法计算,当ATRCA层15年后的预估车辙深度等于容许车辙深度[Rr](5.1mm)时,此时所要求的沥青稳定再生集料的动稳定度容许值[DS]为2750次/mm。此时ATRCA层在设计使用年限内的预估车辙深度见图2。
步骤四、进行沥青稳定再生集料层的级配组成设计,确定其最佳沥青用量,并进行车辙试验测试其动稳定度DS。
试验用天然碎石为蛇纹岩、石灰岩矿粉,再生集料为废弃桥梁加工得到,根据《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)测试上述3种材料的技术性能,满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的相关要求;再生集料掺配率为60%,级配组成如表10所示;试验用沥青为70号A级基质沥青,技术性能满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)的相关要求。
表10沥青稳定再生集料的级配组成
筛孔尺寸/mm | 31.5 | 26.5 | 19 | 16 | 13.2 | 9.5 | 4.75 |
通过率/% | 100 | 95.3 | 68.5 | 59.2 | 52.5 | 42.8 | 33.2 |
筛孔尺寸/mm | 2.36 | 1.18 | 0.6 | 0.3 | 0.15 | 0.075 | |
通过率/% | 21.5 | 14.1 | 9.8 | 6.8 | 5.1 | 3.9 |
进行Marshall试验,按照相关方法确定ATRCA的最佳沥青用量,结果如表11所示。
表11混合料的Marshall指标
参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)的方法,进行沥青稳定再生集料的车辙试验,测试其动稳定度DS为1932.2次/mm,小于动稳定度容许值[DS]=2750次/mm。
DS<[DS],说明所设计的沥青稳定再生集料不满足特定交通与环境条件下的路面结构性能要求。
将70号A级基质沥青改用为SBS I-C改性沥青,重新进行级配设计,其他步骤与前述相同。
重新进行Marshall试验,确定最佳沥青用量为5.3%。
重新进行车辙试验,测试其动稳定度DS为4327次/mm,大于动稳定度容许值[DS]=2750次/mm,说明该设计满足特定交通与环境条件下的路面结构性能要求,能保证在设计寿命内沥青稳定再生集料的车辙小于容许车辙深度,设计通过。
以上所述,仅是本发明的较佳案例,并不对本发明做出任何限制,凡是针对本发明技术内容对以上实施案例所做的任何简单修改、变更、模仿均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (4)
1.一种沥青稳定再生集料层的设计方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一,确定路面结构的各结构层材料与厚度,所述路面结构的结构层包含N个沥青面层,N为自然数;所述N个沥青面层中至少包含上面层和沥青稳定再生集料层;N个沥青面层分别用序号i表示,i=1,2,...,N,上面层的序号为1,其下各沥青面层的序号依次为2、3…N,设定沥青稳定再生集料层的序号为r,r>1;
步骤二,根据N个沥青面层的材料与厚度,计算N个沥青面层对应的最大剪应力τi,i=1,2,...,N;
步骤三,根据N个沥青面层对应的最大剪应力τi,i=1,2,...,N;计算沥青稳定再生集料层的容许车辙深度[Rr],r为沥青稳定再生集料层的序号;再计算沥青稳定再生集料层的动稳定度容许值[DS];
步骤四,进行沥青稳定再生集料层的级配组成设计,确定其最佳沥青用量,并进行车辙试验测试其动稳定度DS,使得DS≥[DS];
其中,步骤三中所述沥青稳定再生集料层的动稳定度容许值[DS]的计算,包括以下子步骤:
4a)计算沥青稳定再生集料层的月平均温度
收集工程所在地的气温,从初始年第一个月算起,计算第j个月工程所在地的月平均气温,其中,j为正整数且j≥2;再采用路面温度场预估模型计算第j个月沥青稳定再生集料层中间深度处的温度,将其作为第j个月沥青稳定再生集料层的月平均温度;
所述路面温度场预估模型为:
<mrow>
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<mi>M</mi>
<mrow>
<mi>M</mi>
<mi>P</mi>
<mi>T</mi>
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<mi>M</mi>
<mi>A</mi>
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<mo>,</mo>
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</mrow>
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<mn>34</mn>
<mrow>
<mi>z</mi>
<mo>+</mo>
<mn>4</mn>
</mrow>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mn>6</mn>
</mrow>
式中,MMAT,j为第j个月工程所在地的月平均温度,℃;MMPT,j为第j个月沥青稳定再生集料层的月平均温度,℃;z为路表至沥青稳定再生集料层中间深度处的深度且其单位为in,其中1in=2.54cm,j≧2;
4b)计算月累计标准轴载作用次数
计算初始年的累计标准轴载作用次数N1和交通增长率γ,然后采用公式Na=N1×(1+γ)a,计算第a年的累计标准轴载作用次数Na,其中a为自然数;再采用公式计算第a年n月的月平均累计标准轴载作用次数Na,n,1≤n≤12;
4c)将沥青稳定再生集料层的动稳定度容许值的初始值设定为[DS0];建立车辙预估模型,并进行车辙检验,从初始年第一个月算起,计算第j个月末沥青稳定再生集料层的车辙深度RDj,其中,j为正整数且j≥2;
所述的车辙预估模型为:
<mrow>
<msub>
<mi>RD</mi>
<mi>j</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mn>8.783</mn>
<mo>&times;</mo>
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<mo>(</mo>
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<mo>(</mo>
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式中,RDj为第j个月末沥青稳定再生集料层的车辙深度;[DS0]为设定的沥青稳定再生集料层的动稳定度容许值的初始值;Nj为第j个月的月平均累计标准轴载作用次数,j=(a-1)×12+n,a为自然数,1≤n≤12;MMPT,j为第j个月沥青稳定再生集料层的月平均温度,℃;τr为沥青稳定再生集料层的最大剪应力,MPa;v为行车速度,km/h;m为材料蠕变参数,与混合料性质有关;
所述第j个月末沥青稳定再生集料层的车辙深度RDj的具体计算包括以下子步骤:
①采用车辙预估模型,计算沥青稳定再生集料层在第一个月末的车辙深度RD1,
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②计算沥青稳定再生集料层第j-1个月末的累积车辙深度RDj-1,
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③计算RDj-1在温度Tj下的历史累计等效轴载作用次数Npjs,
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④计算沥青稳定再生集料层第j个月末的历史累计轴载作用次数Npj,
Npj=Npjs+Nj
⑤计算沥青稳定再生集料层第j个月末的累积车辙深度RDj,
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4d)将车辙深度RDj与容许车辙深度[Rr]相比较,当RDj位于0.98[Rr]-1.02[Rr]范围时,接受动稳定度容许值的初始值[DS0]为动稳定度的容许值[DS];否则,调整动稳定度容许值的初始值[DS0],使得RDj位于0.98[Rr]-1.02[Rr]范围。
2.根据权利要求1所述的沥青稳定再生集料层的设计方法,其特征在于,步骤二所述N个沥青面层对应的最大剪应力τi的计算,包括以下子步骤:
2a)确定N个沥青面层对应的厚度、模量和泊松比;
2b)施加标准轴载,计算双圆轮隙中心下不同深度处的最大剪应力ηk;所述不同深度处是指,从路表0cm开始向下以固定间隔确定深度计算点,直至沥青面层底部,设定不同深度计算点的序号为k,k为正整数;
2c)分别在每个沥青面层的厚度内取最大剪应力ηk的最大值作为对应沥青面层的最大剪应力τi,i=1,2,...,N。
3.根据权利要求1所述的沥青稳定再生集料层的设计方法,其特征在于,步骤三所述容许车辙深度[Rr]的计算,包括以下子步骤:
3a)采用公式计算得出各沥青面层的剪应力分配比例Pi,i=1,2,...,N,N为沥青面层的个数;其中,τi为N个沥青面层对应的最大剪应力,且记沥青稳定再生集料层的剪应力分配比例为Pr;
3b)采用公式[Rr]=[R0]×Pr,计算沥青稳定再生集料层的容许车辙深度[Rr],其中,[R0]为路表容许车辙深度。
4.根据权利要求1所述的沥青稳定再生集料层的设计方法,其特征在于,所述调整动稳定度容许值的初始值[DS0]的具体子步骤为:
当RDj≥1.02[Rr]时,采用公式[DS0r]=[DS0]+△DS调整[DS0],并重新计算RDj,使得RDj位于0.98[Rr]-1.02[Rr]范围;△DS为动稳定度调整幅值,[DS0r]动稳定度容许值的调整值;
当RDj≤0.98[Rr]时,采用公式[DS0r]=[DS0]-△DS调整[DS0],并重新计算RDj,使得RDj位于0.98[Rr]-1.02[Rr]范围;△DS为动稳定度调整幅值,[DS0r]动稳定度容许值的调整值。
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