賈韻潔

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，山西 太原 030012）

《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50-2017）于2017年9月1日正式實(shí)施，2017 版規(guī)范與2006 版相比在設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)參數(shù)及驗(yàn)算指標(biāo)等方面發(fā)生了很大變化，為了讓設(shè)計(jì)者盡快掌握2017 版規(guī)范的設(shè)計(jì)理念，同時(shí)熟悉應(yīng)用路面結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件，本文首先總結(jié)了2017版規(guī)范的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新思路，其次對(duì)目前的APAD 和HPDS2017 兩種瀝青路面設(shè)計(jì)計(jì)算軟件的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較，最后對(duì)新規(guī)范不同結(jié)構(gòu)組合路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行了歸納總結(jié)。

1 2017版規(guī)范的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新思路[1]

a）2017 版規(guī)范所構(gòu)建的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新指標(biāo)和參數(shù)體系，能夠反映瀝青路面的結(jié)構(gòu)性能和材料的力學(xué)特性以及各級(jí)路面不同的使用性能要求，充分考慮行車荷載的作用和環(huán)境因素的影響，吸取國(guó)內(nèi)外瀝青路面的修筑和使用經(jīng)驗(yàn)以及已有的研究成果和水平，遵循力學(xué)- 經(jīng)驗(yàn)法。

b）按所設(shè)計(jì)項(xiàng)目的公路等級(jí)、交通荷載等級(jí)等，即設(shè)計(jì)要求的精確性和可靠程度的不同，對(duì)土和材料性質(zhì)參數(shù)的采集要求分為3 個(gè)水平，分別規(guī)定不同精細(xì)和準(zhǔn)確程度的方法：水平一，制定標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)規(guī)程，通過(guò)直接試驗(yàn)測(cè)定取得參數(shù)數(shù)值；水平二，建立土和材料性質(zhì)指標(biāo)與相關(guān)物性指標(biāo)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，通過(guò)較簡(jiǎn)便的物性指標(biāo)試驗(yàn)，利用經(jīng)驗(yàn)關(guān)系確定參數(shù)數(shù)值；水平三，提供標(biāo)準(zhǔn)條件下的參數(shù)參考值，供設(shè)計(jì)人員直接選用。

c）路面結(jié)構(gòu)在交通荷載和環(huán)境因素作用下的力學(xué)響應(yīng)，仍利用彈性層狀體系理論和相應(yīng)的解析程序進(jìn)行分析。分析時(shí)，土和材料性質(zhì)參數(shù)數(shù)值的選用須考慮溫度和濕度的地區(qū)差異（采用當(dāng)量溫度和濕度調(diào)整系數(shù)）。

d）瀝青路面設(shè)計(jì)需分別選用瀝青混合料層層底彎拉應(yīng)變、無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層層底彎拉應(yīng)力、瀝青混合料層永久變形量、路基頂面豎向壓應(yīng)變，以及季節(jié)性凍土地區(qū)瀝青面層低溫開(kāi)裂指數(shù)作為瀝青路面使用性能設(shè)計(jì)指標(biāo)。

e）設(shè)計(jì)交通荷載等級(jí)根據(jù)設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)設(shè)計(jì)車道累計(jì)大型客車和貨車交通量（×106，輛）分為5級(jí)：極重大于等于50.0；特重：50.0～19.0；重：19.0～8.0；中等8.0～4.0；輕：小于4.0。

f）路面結(jié)構(gòu)中取消墊層，如果是基于排水、隔離層或防凍層的考慮，該墊層就屬于路面結(jié)構(gòu)功能層，但不作為路面結(jié)構(gòu)層參與路面結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，如果是基于提高路基頂面回彈模量的考慮，該墊層在路基結(jié)構(gòu)計(jì)算模量時(shí)就應(yīng)把該墊層作為路基結(jié)構(gòu)予以考慮。

g）2017 版規(guī)范中不再出現(xiàn)半剛性基層和剛性基層的術(shù)語(yǔ)和概念，而使用無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類基層和水泥混凝土基層代替。

h）路基頂面驗(yàn)收彎沉值采用落錘式彎沉儀檢測(cè)的動(dòng)態(tài)彎沉指標(biāo)，舊規(guī)范是貝克曼梁的靜態(tài)彎沉，兩者之間并不對(duì)應(yīng)。

i）路基頂面回彈模量在平衡濕度狀況并考慮濕度與凍融循環(huán)作用下的回彈模量要求：極重大于等于70 MPa；特重大于等于60 MPa；重大于等于50 MPa；中等、輕大于等于40 MPa。

2 計(jì)算軟件對(duì)比

2.1 瀝青路面結(jié)構(gòu)分析軟件（APAD）

2.1.1 優(yōu)點(diǎn)

a）本軟件是公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范編寫組編制的，應(yīng)用B/S（瀏覽器- 服務(wù)器）模式開(kāi)發(fā)，B/S 模式是WEB 興起后的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式，大大簡(jiǎn)化了客戶端電腦載荷，減輕了系統(tǒng)維護(hù)與升級(jí)的成本和工作量，降低了用戶的總體成本，使用者可以在任何地方注冊(cè)好路網(wǎng)會(huì)員，通過(guò)網(wǎng)頁(yè)瀏覽器直接使用軟件，而不用安裝任何專門的軟件，為使用者帶來(lái)很大方便，可以極大提高工作效率。

b）設(shè)計(jì)頁(yè)面清晰，完全和2017 版規(guī)范對(duì)應(yīng)，共分為6 個(gè)頁(yè)面，分別為項(xiàng)目基本信息、一般交通參數(shù)、軸重及當(dāng)量軸載換算參數(shù)、結(jié)構(gòu)及材料參數(shù)、環(huán)境參數(shù)、分析及計(jì)算書(shū)下載。

c）車輛類型分布系數(shù)和軸重及當(dāng)量軸載換算參數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)精度和準(zhǔn)確程度分為了3 個(gè)水平。

d）生成的計(jì)算書(shū)為word 格式，內(nèi)容、參數(shù)、計(jì)算過(guò)程詳盡、清晰。

2.1.2 缺點(diǎn)

a）本軟件在使用過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些異常，無(wú)法使用的情況，可能是目前計(jì)算軟件還不穩(wěn)定的原因。

b）路面結(jié)構(gòu)必須初擬一個(gè)，反復(fù)調(diào)整試算，以達(dá)到驗(yàn)算指標(biāo)都滿足要求，不能反算。

c）基層、底基層均為無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類時(shí)，根據(jù)規(guī)范基層、底基層均要驗(yàn)算無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層層底拉應(yīng)力，但該軟件只驗(yàn)算基層的。

d）無(wú)機(jī)結(jié)合料基層和底基層的彎拉強(qiáng)度只能輸入一個(gè)值。

2.2 公路路面設(shè)計(jì)程序系統(tǒng)（HPDS2017）

2.2.1 優(yōu)點(diǎn)

a）本軟件是東南大學(xué)王凱和毛世懷教授采用Visual Basic 6.0 for Windows 語(yǔ)言編程，在Windows系統(tǒng)下運(yùn)行。該軟件以前的版本已在全國(guó)各大設(shè)計(jì)院和高校推廣應(yīng)用，我國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)所修建的高等級(jí)公路和城市道路路面大多數(shù)由該程序設(shè)計(jì)。該程序有良好的用戶界面，功能齊全，凡公路路面設(shè)計(jì)與計(jì)算所需的程序應(yīng)有盡有。所有程序既可人機(jī)對(duì)話輸入，又可用數(shù)據(jù)文件輸入，計(jì)算結(jié)束立即在輸出窗口顯示設(shè)計(jì)計(jì)算成果文件內(nèi)容，十分方便，具有隨機(jī)幫助以及自動(dòng)識(shí)別錯(cuò)誤并提出警告和提示的功能，讓用戶無(wú)后顧之憂[2]。

b）只有一個(gè)主窗口，下面有4 個(gè)分窗口，分別為交通參數(shù)輸入、路面結(jié)構(gòu)驗(yàn)算公共參數(shù)輸入、路面結(jié)構(gòu)的參數(shù)輸入及瀝青面層低溫開(kāi)裂指數(shù)驗(yàn)算的參數(shù)輸入，窗口簡(jiǎn)潔明了。

c）基層、底基層均為無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類時(shí)，根據(jù)規(guī)范要求，該軟件將基層、底基層均驗(yàn)算無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層層底拉應(yīng)力，計(jì)算結(jié)果取兩者最大值。

d）路面結(jié)構(gòu)在給定設(shè)計(jì)層起始厚度和設(shè)計(jì)層厚度增加的步長(zhǎng)后，可以反算滿足驗(yàn)算指標(biāo)最小厚度的其中任一層。

2.2.2 缺點(diǎn)

a）單次需花費(fèi)近1 萬(wàn)元購(gòu)買加密鎖，電腦需要安裝專用軟件才可以使用。

b）車輛類型分布系數(shù)和軸重及當(dāng)量軸載換算參數(shù)只能按水平三的規(guī)范推薦值計(jì)算，不能修改。

c）生成的計(jì)算書(shū)為txt 格式，內(nèi)容不如APAD 詳盡、清晰。

2.3 計(jì)算結(jié)果對(duì)比

2.3.1 算例

Consistent data on the prevalence of malnutrition in gastroenterology units have been limited to a few subsets of patients such as those with cirrhosis[32-36] and Crohn’s disease[37-39].

山西太原地區(qū)某高速公路，設(shè)計(jì)使用年限為15.0年，根據(jù)交通量OD 調(diào)查分析，設(shè)計(jì)基年的交通量為22 700 pcn/d，折合大型客車和貨車交通量為6 698 輛/日，交通量年增長(zhǎng)率為4.5%，方向系數(shù)取55.0%，車道系數(shù)取80.0%；整體式貨車比例27.5%，半掛式貨車比例29.7%；實(shí)載率客車為62%，貨車為81%；路基標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下回彈模量取80 MPa，回彈模量濕度調(diào)整系數(shù)Ks取0.95，干濕與凍融循環(huán)作用折減系數(shù)Kη取0.85。

表1 路面結(jié)構(gòu)材料參數(shù)

2.3.2 計(jì)算結(jié)果

表2 APAD程序計(jì)算路面結(jié)構(gòu) mm

表3 APAD程序計(jì)算結(jié)果

表4 HPDS2017程序計(jì)算路面結(jié)構(gòu) mm

表5 HPDS2017程序計(jì)算結(jié)果

2.3.3 結(jié)果對(duì)比

a）根據(jù)規(guī)范此路面結(jié)構(gòu)組成需驗(yàn)算瀝青混合料層永久變形量（瀝青層車轍）、無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層層底拉應(yīng)力、低溫開(kāi)裂及防凍厚度4 個(gè)指標(biāo)。

b）通過(guò)兩個(gè)程序分別計(jì)算，除無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算的結(jié)果相差比較大外，其他3 個(gè)指標(biāo)計(jì)算的結(jié)果相差都比較小。

c）通過(guò)無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算，APAD程序計(jì)算下基層為30 cm，HPDS2017程序計(jì)算下基層為38 cm，造成這么大偏差的主要原因就是APAD程序只驗(yàn)算了基層的無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層層底拉應(yīng)力，而未驗(yàn)算底基層的無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層層底拉應(yīng)力。

3 不同結(jié)構(gòu)組合路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)指標(biāo)

根據(jù)規(guī)范6.2.1 條，將4 類基層（無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類、瀝青結(jié)合料類、粒料類、水泥混凝土）和兩類底基層（無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類、粒料類）組合的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)歸納如下：

a）不論什么結(jié)構(gòu)組合，瀝青混合料層永久變形量均要驗(yàn)算。

b）基層為瀝青結(jié)合料類和粒料類的，只要基層或底基層有一個(gè)為粒料類的需驗(yàn)算瀝青混合料層層底拉應(yīng)變。

c）只要基層或底基層有一個(gè)為無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類的需驗(yàn)算無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層層底拉應(yīng)力。

d）基層為瀝青結(jié)合料類和粒料類的，底基層為粒料類的需驗(yàn)算路基頂面豎向壓應(yīng)變。

4 結(jié)論

a）2017 版《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》的設(shè)計(jì)理念發(fā)生很大變化，使用者需快速轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)理念。

b）APAD 和HPDS2017 兩種瀝青路面設(shè)計(jì)計(jì)算軟件各有優(yōu)缺點(diǎn)，使用者可根據(jù)實(shí)際需要選擇。

c）HPDS2017 瀝青路面設(shè)計(jì)計(jì)算軟件在水平三情況下計(jì)算的結(jié)果更可靠。