CJJ169_2012_城镇道路_省略_面设计规范_沥青路面设计方法浅析_李洪

公路交通技术2015年2月第1期TechnologyofHighwayandTransportFeb.2015No.1DOI:10．13607/j．cnki．gljt．2015．01．003CJJ169—2012《城镇道路路面设计规范》沥青路面设计方法浅析李洪1，谭练武2(1．贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵阳550081;2．长沙市规划设计院有限责任公司，长沙410007)摘要:从2方面对城镇道路沥青路面设计方法进行介绍:一是按照沥青路面设计流程简要介绍CJJ169—2012《城镇道路路面设计规范》的沥青路面设计方法;二是重点评述CJJ169—2012相对于CJJ37—90《城市道路设计规范》、JTGD50—2006《公路沥青路面设计规范》、美国各州公路和运输官员协会(AASHTO)设计法以及SHELL设计法等设计指导文件中沥青路面设计方法进行的主要改进、区别以及依然存在的一些问题，并对这些改进、区别以及存在的问题提出看法和建议。关键词:城镇道路;沥青路面;设计规范;设计方法文章编号:1009－6477(2015)01－0011－06中图分类号:U412．36文献标识码:BAnalysisofDesignMethodsforAsphaltPavementinCJJ169－2012“CodeforDesignofUrbanＲoadPavement”LIHong1，TANLianwu2Abstract:Thispaperintroducesdesignmethodsforurbanroadasphaltpavementfromtwoaspects:oneisbriefintroductionofdesignmethodsforasphaltpavementinCJJ169－2012“CodeforDesignofUrbanＲoadPavement”accordingtodesignflowofasphaltpavement，theotherisemphaticcommentonmajorimprovements，differencesandsomeproblemsstillexistinginCJJ169－2012relativetodesignmethodsforasphaltpavementindesignguidancedocumentsincludingCJJ37－90“CodeforDesignofUrbanＲoads”，JTGD50－2006“CodeforDesignofHighwayAsphaltPavement”，designmethodsinAmericanAssociationofStateHighwayandTransportationOfficials(AASHTO)andSHELLdesignmethod，etc．，andproposesopinionsandrecommendationsfortheseimprovements，differencesandexistingproblems．Keywords:urbanroad;asphaltpavement;CodeforDesignofUrbanＲoadPavement;designmethod为了适应城市社会经济发展的需要，我国各大城市、特大城市及部分中等城市都制定了新一轮城市交通规划，明确了城市建设的长远发展目标及近期建设任务，一个大规模的城市交通基础建设热潮正在各地开展［1］。道路建设作为城市交通基础建设的主要内容，会耗费大量的人力和物力，因此道路建设的规范化、经济化、环保化等也越来越多地得到有关部门的重视，而大规模的城市道路建设需要更加科学合理的规范来加以指导。自CJJ37—90《城市道路设计规范》发布实施以来，我国城市道路建设技术有了长足的发展。这期间，国内外既积累了快速路、主干路路面和大型桥面铺装的实践经验，又涌现了一批新材料、新工艺、新产品和新的研究成果，使道路工程建设技术水平提高到了一个新的层次。为了吸收新技术、新成果，提高路面工程质量，满足我国城镇道路路面建设不断发展的需要，城乡建设部发布了CJJ169—2012《城镇道路路面设计规范》(简称新规范)，并于2012年7月1日开始实施。本文主要介绍新规范沥青路面设计方法，对新规范相对于已有沥青路面设计规范的区别、改进点以及依然存在的一些问题进行论述，并对这些存在的问题提出相关建议。收稿日期:2014－08－13作者简介:李洪(1988－)，男，湖南省岳阳市人，硕士，助工．12公路交通技术2015年1新规范沥青路面设计方法简介城市道路沥青路面设计应遵循因地制宜、合理选材、保护环境、节约资源和利于养护的原则，适应轴载。当城市道路沥青路面以半刚性基层层底拉应力为设计指标时，各种轴载换算成标准轴载的当量轴次应按式(2)计算:城市经济发展需求状况、城市交通整体规划、城市交通量现状及道路服务水平等要求。城市道路沥青路KNs=Σi=1C'1C'2ni(Pi)8P(2)面设计目标是:在设计年限内，沥青路面在满足预测交通量累计标准轴载通行时，具有快速、安全、稳定的服务功能，路面结构具有相应的承载能力，且结构层的应力满足材料容许应力的标准。城市道路沥青式中:Ns为换算成标准轴载的当量轴次;C'1、C'2的取值和设计指标相关。沥青路面设计基准期内，1个车道上的累计当量轴次应按式(3)计算:［(1+γ)t－1］×365路面一般设计流程如图1所示。Ne=γ·N1·η(3)图1城市道路沥青路面设计流程［2］1．1交通量分析预测进行交通量分析时，首先需根据城市中长期的交通网规划，调查了解城市现今的交通量状况，在确定道路设计基准年限的基础上，预测设计年限内可能达到的交通量。城市中长期交通网规划需要与城市经济的发展状况和城市未来规划相适应。一般情况下，沥青路面设计基准期为:快速路、主干路、次干路为15年;支路设计年限相对较短，一般为10年。路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载，用BZZ－100表示。为了统一作用效果，设计交通量的计算应将不同轴重的各种车辆换算成BZZ－100标准轴重的当量轴次，然后根据当量轴次来划分交通等级。对于大型公交车比例较高的道路或公交专用道的设计，则可根据实际情况，经论证选用适当的轴载和计算参数。标准轴载换算需根据不同的设计指标采用不同的计算公式，当城市道路沥青路面以设计弯沉值、沥青层剪应力和沥青层层底拉应变为设计指标时，各种轴载换算成标准轴载的当量轴次应按式(1)计算:式中:Ne为设计基准期内1个车道上的累计当量轴次;γ为设计基准期内交通量的年平均增长率;t为设计基准年;N1为路面营运第1年单向日平均当量轴次;η为设计车道分布系数，其取值与车道特征相关。1．2城市自然条件调查城市自然条件调查的主要内容包括收集当地气候、水文资料，了解沿线地质、路基填挖及干湿状况，并通过试验确定路基回弹模量。气候条件资料的收集主要用于进行气候分区，气候分区根据JTGF40—2004《公路沥青路面施工技术规范》规定进行。水文条件是城市道路沥青路面排水设计的重要参考因素，各地区需根据当地实际情况采取不同的排水防护措施。路基作为路面的主要载体，需要重点调查、试验以确定其工程性质。路基回弹模量是路基的重要设计参数，应通过试验确定。同时，在调查城市当地工程地质条件时，应特别注意一些特殊因素，在不利情况下需采取改善措施。另外，在一些自然条件特殊地区还需要考虑路面冰冻、强日照、强风化等不利因素。1．3路用材料选择与配合比设计沥青路面的工作性能，很大程度上取决于路用材料的质量。因此，选取沥青混合料原材料时需慎重考虑，并佐以可靠的试验分析。原材料的性能应满足沥青混合料的各项要求，并尽可能利用当地材KNa=Σi=1C1C2ni(Pi)P4．35(1)料，以免远距离运送原材料而增加不必要的费用。无论是普通沥青混合料、改性沥青混合料、SMA混式中:Na为换算成标准轴载的当量轴次;K为被换算车型的轴载级别;C1、C2分别为被换算车型的轴数系数和轮组系数;ni为被换算车型的各级轴载作用次数;P为标准轴载;Pi为被换算车型的各级合料亦或新开发的沥青类材料，其选取标准都应该是这类材料是否能够满足沥青层抗车辙性能要求。沥青混合料需要考虑的主要技术指标有动稳定度、水稳定性、低温性能等。动稳定度是沥青混合料as≤decsbtＲmeKK2015年第1期李洪，等:CJJ169—2012《城镇道路路面设计规范》沥青路面设计方法浅析13高温稳定性评价指标，动稳定度的要求与路面设计交通量等级密切相关。沥青混合料水稳定性则需评价沥青与集料间的粘附性指标以及沥青混合料的浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度。根据国内科研成果和近年来的试验研究成果，新规范提出应用沥青混合料低温弯曲试验破坏应变(με)作为评价料20℃动态回弹模量;M为沥青混合料空隙率与有效沥青含量的函数。1．4．3半刚性材料基层层底拉应力半刚性材料基层层底计算最大拉应力应不大于材料的容许抗拉强度:σs指标。需要注意的是，该指标仅用于评价沥青混凝γaσm≤［σＲ］=s(6)土路面的低温抗裂性能，在夏凉区、寒冷地区的适用性有待工程验证。路用材料质量是保证沥青混合料质量的关键，应根据工程所在地的料源、气候条件、工程性质、交通量情况等进行综合论证后再确认。由于路面行驶车辆的安全稳定主要取决于路表的抗滑能力，通常强度高、磨光值大、耐磨耗、符合石料磨光值PSV要求的碎石是良好的路用材料。式中:σm为层底最大拉应力，计算值取半刚性基层层底单圆荷载中心处和双圆轮隙中心的较大值;［σＲ］为计算材料容许抗拉强度;σs为计算材料的劈裂强度;Ks为抗拉强度结构系数。1．4．4沥青层剪应力沥青面层计算最大剪应力应不大于材料的容许抗剪强度:τs1．4路面结构组合设计γaτm≤［τＲ］=r(7)城市道路沥青路面结构设计采取的是基于可靠度理论的理论分析法，主要借鉴于公路沥青路面设计方法，其应满足结构整体刚度、沥青层或半刚性基层抗疲劳开裂和沥青层抗变形的要求。快速路、主干路和次干路采用路表弯沉值、沥青层层底拉应变、半刚性材料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，支路可只采用路表弯沉值作为设计指标。对于新建城市道路沥青路面，设计时首先需要选取可靠度系数，然后通过路面结构组合设计使其满足各项指标要求。1．4．1路表弯沉值轮隙中心处路表计算弯沉值应不大于道路表面的设计弯沉值:γll=600N－0．2AAA(4)式中:γa为沥青路面可靠度系数;ls为轮隙中心处路表计算的弯沉值;ld为道路表面设计弯沉值;Ac、As、Ab分别为与道路等级、面层类型、基层类型相关的系数。1．4．2沥青层层底拉应变柔性基层沥青层层底计算最大拉应变应不大于材料的容许拉应变:式中:τm为沥青面层计算的最大剪应力;［τＲ］为沥青面层的容许抗剪强度;τs为沥青混合料结构层60℃抗剪强度;Kr为抗剪强度结构系数，在一般路段与公交车停车站、交叉口等地方需采用不同的计算方法确定取值。1．4．5路面质量验收沥青路面弯沉检测和验收需要满足路段内实测路表弯沉代表值小于路表面弯沉检测标准值的要求，即l0＜la。l0=(珋l0+ZaS)K1K3，式中:珋l0为路段内实测路表弯沉平均值，Za为保证率系数，K1、K3分别为季节与温度影响系数。检测代表弯沉值应选取合适的路段长度并检测足够数量的标本点，同时应采用标准轴载BZZ－100的汽车实测路表弯沉值，若为非标准轴载则应进行换算。半刚性基层结构宜采用5．4m的弯沉仪测定，柔性结构可采用3．6m的弯沉仪测定。检测时，当沥青厚度不大于50mm时，可不进行温度修正;其他情况下均应进行温度修正。若在非不利季节测定，还应考虑季节修正。1．4．6设计参数确定路面设计抗压回弹模量、劈裂强度和抗剪强度等设计参数应根据道路等级和设计阶段的要求确γε≤［ε］=1．5E－1/310M/4N－1/4(5)定，并应符合相关规定，使用新材料时必须进行试验式中:εt为沥青层层底计算的最大拉应变，计算值取沥青层底面单圆中心点