CN110008535B - 一种用于新建沥青路面水稳定性指标确定方法 - Google Patents

一种用于新建沥青路面水稳定性指标确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于新建沥青路面水稳定性指标确定方法，考虑车流量信息、年均降雨量和环境温度信息，借鉴现行不同条件服役状况下沥青路面的水稳定性指标及其随服役时间的衰减规律，建立数据库。进行新建沥青路面水稳定性指标设计时，筛选背景相近区域，调取已建路面服役年限与水稳定性指标的关联规律，借鉴服役路面设计值富裕使用年限内其最大衰减率作为新建沥青路面设计值。本发明一方面打破了传统设计指标主要依赖规范要求的弊端，另一方面本发明的设计值以相似区域已建服役路面的数据支持佐证，更能反应实际情况且数据可靠度更高。

Description

一种用于新建沥青路面水稳定性指标确定方法
技术领域
本发明属于沥青指标设计技术领域，特别涉及一种用于新建沥青路面水稳定性指标确定方法。
背景技术
截止2017年，我国高速公路新增通车里程达6049公里左右，全国高速公路通车总里程达13.7万公里。2018年，中国公路建设投资约1.92万亿元，高速公路建设总规模将高达2.6万公里，2018年要新增高速公路通车里程5000公里，完成新改建国省干线公路1.6万公里，新改建农村公路20万公里。我国经济的飞跃增长使得公路事业发展迅速，人们对于道路质量的要求亦不断提升。
沥青路面由于行驶舒适度高、路面平整等优点是道路建设中一种被最广泛采用的高级路面。但是目前我国沥青路面的使用寿命普遍短于设计使用寿命，而且在自然环境恶劣运行状况不佳的区域，有的路面通车3-5年便需要整体翻修改造，造成了巨大的经济损失。自20世纪80年代以来，我国虽在道路设计、施工把控和材料性能提升等方面取得了显著提升，但沥青路面使用寿命远低于设计寿命的问题没有得到根本解决。
沥青路面的设计很大程度上决定其质量的高低。目前我国沥青路面的指标设计主要依赖于规范要求，即以满足规范要求为主，但实际经验表明即使设计指标满足规范要求，沥青路面使用中亦存在严重的损害问题。为此寻找一种更为科学的指标设计方法显得尤为重要。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于新建沥青路面水稳定性指标确定方法。本发明提供的方法突破传统沥青路面指标设计主要依赖规范要求的弊端，借鉴现行不同条件服役状况下沥青路面的水稳定性指标及其随服役时间的衰减规律，考虑服役路面设计值富裕使用年限内其最大衰减率反推新建路面设计值。
技术方案如下：
一种用于新建沥青路面水稳定性指标确定方法，包括以下步骤：
(1)收集现有服役沥青路面的车流量信息，所在区域的年均降雨量信息和气候温度信息，以及设计水稳定性指标值，上面层记为Du，中面层记为Dm；
(2)分别在路面通车后第i年内对路面不同位置进行钻芯取样，取样深度包含上面层和中面层，取样数为2N；
(3)将第i年钻取芯样的上面层和中面层分离，将芯样尺寸处理为规范中马歇尔试样尺寸；
(4)按照现行水稳定性测试方法对上面层处理后的芯样进行测试得到N个水稳定性结果，对上述结果取平均值记为Tu；
(5)同样的方法对中面层处理后的芯样进行测试得到N个水稳定性结果，对上述结果取平均值记为Tm；
(6)衰减率计算，按照公式
Figure BDA0001998633220000021
分别计算第i年该路况下路面上面层水稳定性指标的衰减率wui和i年内最大衰减率记为wu；同理按照公式/>
Figure BDA0001998633220000022
分别计算第i年该路况下路面中面层水稳定性指标的衰减率wmi和i年内最大衰减率记为wm；
(7)由此建立不同车流量、年均降雨量和气候环境下，各路面在通车i年内上面层和中面层的水稳定性结果及衰减率信息的数据库；
(8)在进行新建沥青路面水稳定性指标设计时，调取相似年均降雨量、气候环境、车流量下的的水稳定性结果及衰减率信息。
优选的，为使新建路面在通车i年后上面层水稳定性结果满足使用要求，其设计指标值DNU为DNU＝DU*(1+|wu|)。
优选的，为使新建路面在通车i年后中面层水稳定性结果满足使用要求，其设计指标值DNM建议为DNM＝DM*(1+|wm|)。
优选的，当DNU和DNM计算值<95％时，以DNU和DNM计算值作为上面层和中面层设计指标值；当DNU或DNM计算值≥95％时，以95％作为上面层或中面层的设计指标值。
借由上述技术方案，本发明的有益效果如下：
1)考虑车流量信息、年均降雨量和环境温度信息，按照现行规范测试方法，建立服役年限内沥青路面不同面层水稳定性指标及其与设计指标的衰减规律，建立相应数据库，为沥青路面精细化、数字化发展控制提供支持。
2)进行新建路面水稳定性指标设计时，筛选背景相近区域，调取已建路面服役年限与水稳定性指标的关联规律，借鉴服役路面设计值富裕使用年限内其最大衰减率作为新建沥青路面设计值，一方面打破了设计指标主要依赖规范要求的弊端，另一方面本发明的设计值以相似区域已建服役路面的数据支持佐证，更能反应实际情况且数据可靠度更高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的内容作进一步详细说明，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。熟悉本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，并把此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
某省现行服役10年某沥青路面的年均车流量25000-40000pcu/d，所在区域的年均降雨量300-450mm和气候温度-30～30℃，上面层设计水稳定性指标值80％，中面层记为80％。分别在路面通车后第1-10年内对路面不同位置进行钻芯取样，取样深度包含上面层和中面层，每年取10个点位，每个点位取样2个，每年取样总数为20个。将每年钻取芯样的上面层和中面层分离，将芯样尺寸处理为规范中马歇尔试样尺寸；按照现行水稳定性测试方法对上面层处理后的芯样进行测试得到10个水稳定性结果，对上述结果取平均值记为Tu，结果见表1。同样的方法对中面层处理后的芯样进行测试得到10个水稳定性结果，对上述结果取平均值记为Tm，结果见表2。
表1上面层钻取芯样水稳定性结果/％
Figure BDA0001998633220000031
Figure BDA0001998633220000041
表2中面层钻取芯样水稳定性结果/％
年限 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 10# 平均
1 79.6 78.5 79.2 79.5 78.6 77.4 78.9 78.8 79.2 79.7 78.9
2 78.4 78.2 78.2 79.1 78.7 78.4 77.9 78.3 78.1 77.9 78.3
3 77.3 77.6 77.3 78.5 77.5 77.6 77.2 77.5 77.3 77.2 77.5
4 76.9 77.2 76.8 77.6 76.9 77.2 76.7 76.6 76.6 76.6 76.9
5 76.2 76.8 76.2 77.1 76.3 76.6 76.1 76.0 76.2 76.1 76.4
6 75.2 76.3 75.6 76.4 75.9 76.1 75.5 75.2 75.7 75.6 75.8
7 74.6 75.8 74.9 76.0 75.3 75.6 74.9 74.6 75.2 75.0 75.2
8 73.9 75.3 74.3 75.4 74.6 75.0 74.3 74.2 74.8 74.6 74.6
9 72.4 74.8 73.9 75.0 74.2 74.4 73.9 73.8 74.2 74.1 74.1
10 72.0 74.3 73.2 74.3 73.6 73.9 73.4 73.3 73.8 73.7 73.6
衰减率计算，按照公式
Figure BDA0001998633220000042
分别计算每年该路况下路面上面层水稳定性指标的衰减率和10年内最大衰减率；同理按照公式/>
Figure BDA0001998633220000043
分别计算每年该路况下路面中面层水稳定性指标的衰减率和10年内最大衰减率，见表3。
表3上面层和中面层服役年限内衰减率结果
Figure BDA0001998633220000044
Figure BDA0001998633220000051
由此建立该车流量、年均降雨量和气候环境下，路面在通车10年内上面层和中面层的水稳定性结果及衰减率信息的数据库。在该区域新建沥青路面水稳定性指标设计时，调取水稳定性结果及衰减率信息。为使新建路面在通车10年后上面层水稳定性结果满足使用要求，其设计指标值DNU建议为DNU＝DU*(1+|wu|)，结果为DNU＝80％*(1+16％)＝92.8％；同理中面层设计指标值DNM建议为DNM＝DM*(1+|wm|)，结果为DNM＝80％*(1+8％)＝86.4％。因DNU和DNM计算值均<95％时，即以92.8％和86.4％作为该区域相似条件下新建沥青路面上面层和中面层设计指标值。
综上，本发明公开了一种用于新建沥青路面水稳定性指标确定方法，考虑车流量信息、年均降雨量和环境温度信息，借鉴现行不同条件服役状况下沥青路面的水稳定性指标及其随服役时间的衰减规律，建立数据库。进行新建沥青路面水稳定性指标设计时，筛选背景相近区域，调取已建路面服役年限与水稳定性指标的关联规律，借鉴服役路面设计值富裕使用年限内其最大衰减率作为新建沥青路面设计值。本发明一方面打破了传统设计指标主要依赖规范要求的弊端，另一方面本发明的设计值以相似区域已建服役路面的数据支持佐证，更能反应实际情况且数据可靠度更高。
上面结合实施例对本发明的实例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化，也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于新建沥青路面水稳定性指标确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）收集现有服役沥青路面的车流量信息，所在区域的年均降雨量信息和气候温度信息，以及设计水稳定性指标值，上面层记为D u ，中面层记为D m ；
（2）分别在路面通车后第i年内对路面不同位置进行钻芯取样，取样深度包含上面层和中面层，取样数为2N；
（3）将第i年钻取芯样的上面层和中面层分离，将芯样尺寸处理为规范中马歇尔试样尺寸；
（4）按照现行水稳定性测试方法对上面层处理后的芯样进行测试得到N个水稳定性结果，对上述结果取平均值记为T ui ；
（5）同样的方法对中面层处理后的芯样进行测试得到N个水稳定性结果，对上述结果取平均值记为T mi ；
（6）衰减率计算，按照公式
Figure QLYQS_1
分别计算第i年该路面上面层水稳定性指标的衰减率w ui ，i年内最大衰减率记为w u ；同理按照公式/>
Figure QLYQS_2
分别计算第i年该路面中面层水稳定性指标的衰减率w mi ，i年内最大衰减率记为w m ；
（7）由此建立不同车流量、年均降雨量和气候环境下，各路面在通车i年内上面层和中面层的水稳定性结果及衰减率信息的数据库；
（8）在进行新建沥青路面水稳定性指标设计时，调取相似年均降雨量、气候环境、车流量下的水稳定性结果及衰减率信息。
2.根据权利要求1所述的用于新建沥青路面水稳定性指标确定方法，其特征在于，为使新建路面在通车i年后上面层水稳定性结果满足使用要求，其设计指标值D NU 为D NU = D u *（1+|w u |）。
3.根据权利要求2所述的用于新建沥青路面水稳定性指标确定方法，其特征在于，为使新建路面在通车i年后中面层水稳定性结果满足使用要求，其设计指标值D NM 为D NM = D m *（1+|w m |）。
4.根据权利要求3所述的用于新建沥青路面水稳定性指标确定方法，其特征在于，当D NU 和D NM 计算值<95%时，以D NU 和D NM 计算值作为上面层和中面层设计指标值；当D NU 或D NM 计算值≥95%时，以95%作为上面层或中面层的设计指标值。
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