美国AASHTO沥青设计方法

美国AASHTO沥青路面设计方法高坤201321606015道路与铁道工程Contents1AASHTO设计方法简介2设计指标和基本方程3简明设计流程4AASHO试验路目录•AASHTO路面设计方法是美国各州公路工作者协会AASHO所推荐的设计法，是根据20世纪50年代末60年代初在渥太华和伊利诺斯州的大规模试验路成果得到的。•AASHO设计委员会于1961年先提出暂行设计指南，现已有1972年修订、1986年版和1993年版。AASHTO设计方法简介1累计当量轴载ESAL设计指标和基本方程2现有耐用性能指数PSIAASHTO设计方法采用现有耐用性指数(PSI)作为衡量路面使用性能的指标，并将使用性能期内路面耐用性指数的变化量(∆PSI)作为路面设计的使用性能标准，并以AASHO试验路的观测资料为基础，建立了路面现有耐用性指数的变化量(∆PSI)在路面使用性能期内同路面结构数SN及标准轴载ESAL(80kN)作用次数N18的经验关系式路面结构数SN主要方程式现有耐用性能指数PSI单击此处输入内容单击此处输入内容单击此处输入内容单击此处输入内容单击此处输入内容单击此处输入内容单击此处输入内容单击此处输入内容单击此处输入内容现有路面耐用性指PSI(PresentServiceabilityIndex)是根据路面使用性能，对路面作出定量评价的方法。该法分两步着手：一是路面状况观测评级。二是路面质量评定。设计期经过车辆行驶，最终PSI=2.5作为主要公路的设计标准，PSI=2.0作为次要公路的设计标准。25.031.91log(1)0.011.38PSISVcfRDSV为轮迹带纵断面的平均坡度方差,是运用CHLOE断面仪量测的结果;C为已发展成网状裂缝的裂缝面积,以m2／92.9m2路面计;f为修补的面积，包括表面修补和补坑,以m2／92.9m2路面计;RD为平均车辙深度，这是用1.2m长的直尺从车辙最深处的点量出的，每隔7.62in测一点,然后取其平均值。设计的主要方程式β为与目标可靠度Ps相应的可靠指标;Sz为交通预估和使用性能预估的总标准差;SN为路面结构SN=a1D1+a2D2m2+a3D3m3+a4D4m4，D1，D2，D3，D4分别为面层基层垫层及capping层的厚度(in，1in=2.54cm)；a1，a2，a3，a4为与各结构层材料类型和性质有关的层位系数；m2，m3，m4分别为基层垫层capping层的排水系数;Ese为路基土的有效回弹模量(psi，1psi=6.895kN/m2)logloglog1.5otoCpGNCAASHO试验路的基本方程：1.根据道路等级交通量及气候水文土质等自然条件，结合当地实践经验确定出相应的路面结构组合2.进行路面结构尺寸计算，计算时选择结构层的某一层作为目标计算层3.根据交通量情况计算出累计标准轴载作用次数，再根据累计标准轴载作用次数计算出设计路面结构数SN4.根据路面结构数函数(路面结构层厚度层位系数和排水系数的函数)计算出目标结构层厚度基本设计思路3简明设计流程3编制列线图1土基条件修订2地区系数修订4结构组成设计简明设计流程1在AASHTO设计法中，土基支承值S并没有测定方法，因此只好依靠当时比较成熟的土基强度测定方法。有了土基CBR值，即可确定S值，求得不同Pt时Ns与SN的关系；2找到适用于不同地区、不同土基支承值的实际轴载通过次数累计数N与结构数SN的关系式；3绘制列线图，得出路面结构数SN‘；4合理安排各个结构层的具体厚度。简明设计流程车辆试验：1958年10月至1960年11月专门研究：1961年春季和初夏施工：1956年8月至1958年9月目标:路面性能中的数量、种类和荷载大小车轴、车辆总载对桥梁的影响有关专项研究:路肩铺装路基类型轮胎尺寸和压力重型军用车辆路面养护效果试验仪器、试验程序、图表、配比等试验段特征美国AASHO试验路AASHO试验路4试验地点环境条件平均气温(七月)24.5℃(华氏76度)平均气温(一月)-2.8℃(华氏27度)年平均雨量837毫米(34英寸)平均霜冻深度711毫米(28英寸)(水温条件良好)设计要点(柔性路面):面层厚度(3级)基层厚度(3级)垫层厚度(3级)3×3×3(3-6环道)柔性路面结构总数:468柔性路面材料及结构组合面层材料面层：HMA，密级配沥青混凝土，85-100pen沥青基层:石灰石，200mm筛孔通过率10%，平均CBR=107.7底基层:砂石混合料，200mm筛孔通过率6.5%，CBR=28~51路基:A-6土(粉性土/粘性土)，200mm筛孔通过率82%，平均CBR=2.9，最佳含水量=13%结构组合基层：0~9英寸厚底基层：0~16英寸厚最厚结构：6英寸HMA+9英寸基层+16英寸底用于重载交通，试验结束时2.6-3.6PSI最薄结构：1英寸HMA，用于轻交通柔性路面最终试验结果：大多数结构均有不同程度的损坏，包括最厚结构部分也连续损坏；大部分损坏出现在春融期，可见冰冻是主要的破坏原因；试验结果表明，较厚的基层及底基层有助于减轻冰冻的损害程度。AASHO试验路的意义加速路面研究的发展荷载和层厚呈线性关系，施工变异可以量化；提出承受大交通量的重荷载的路面设计；影响了早期的路面设计计算公式；揭示了冻融现象对路面结构的影响；提出控制荷载数据提出PSI和SN的概念AASHTO1993FlexiblePavementDesignEquationFORWATCHING