以面层底面弯拉应力为控制指标的沥青路面可靠性分析资料].docVIP

以面层底面弯拉应力为控制指标的沥青路面可靠性分析 以面层底面弯拉应力为控制指标的沥青路面可靠性分析以面层底面弯拉应力 为控制指标的沥青路面可靠性分析 赵延庆 【江苏省交通科学研究所南京210017】 黄卫　　　　　　　　　　　　　　　　　钱国超 【东南大学交通学院南京210018】　　【南京机场高速公路管理处　南京210005】 摘要：本文采用Rosenblueth法对以面层底面弯拉应力为控制指标的沥青路面可 靠性进行了分析，并编制了相应的计算机程序。结果表明，路面疲劳寿命对各设 计参数变异性的敏感程度按由大到小的顺序依次为：E1E2ph1h2E3。增加面层 厚度比增加基层厚度对提高路面可靠度更为有效。疲劳寿命变异性随面层厚度增 加逐渐减小，而随基层厚度增加则稍有增加。作出了路面结构、可靠度、疲劳寿 命三者的关系图。本文结论可供设计、施工参考。 关键词：沥青路面　可靠度　路面结构　疲劳寿命1 １　前言 　　在路面结构设计中，存在着大量的不确定因素，这些因素导致了设计结果在 某种程度上的不确定性，是造成路面结构提前破坏的重要原因。为了使设计结果 更科学合理，有必要在设计中引入可靠度的概念和方法，将不确定因素作为随机 变量参与到设计中去。将路面设计方法由确定型向概率型转化。 　　沥青路面结构设计一般是多指标的，我国现行《柔规》规定，以路表容许弯 沉值作为整体强度的设计控制指标。对高速公路、一级公路的沥青混凝土面层和 整体性材料基层应进行弯拉应力的验算。文献［1］分别对以弯沉和基层底面弯 拉应力为控制指标的沥青路面可靠性进行了较详细地分析，本文则对以面层底面 弯拉应力为控制指标的可靠度进行分析。 2　沥青路面的可靠度 　　沥青路面可靠度可定义为：在设计使用年限内，在实际的环境因素和行车荷 载综合作用和影响下，沥青路面能够完成其预定功能的概率。采用疲劳寿命和预 估交通量之差来建立极限状态方程，即： G=Ne-n 　　其中：Ne为路面结构的疲劳寿命； 　　　　　n为使用年限内的预估交通量。 　　　　　可靠度为： R=P(G≥O) 　　当以沥青混凝土面层底面弯拉应力为控制指标时，有： 　　其中：S为结构层材料的极限抗弯拉强度； 　　　　　KS为抗弯拉结构强度系数； 　　　　　σR为容许弯拉应力； 　　　　　a和b为与材料性质有关的系数，以BZZ-100为标准轴载时，沥青混凝 土面层 　　　　　a=0.12，b=0.20； 　　因为：  　　其中σS为面层底面的实际弯拉应力，所以也可以采用G=σR-σS做为极限状 态方程。若面层底面弯拉应力σi所对应的疲劳寿命为Nei，则对于某一路面结 构，其面层底面弯拉应力值小于σi的概率就是它的疲劳寿命大于Nei的概率， 也就是面层底面弯拉应力的累积分布函数值即为相应疲劳寿命的可靠度函数值。 3　可靠性分析中的Rosenblueth法 　　Rosenblueth法是基于点估计的概率分析方法，它克服了Taylor级数展开法 中要求函数一、二阶导数存在且连续的缺陷。现将Rosenblueth法作简单介绍。 　　设概率分析问题为： 　　其中：为各随机变量组成的随机向量； 　　Rosenblueth法的计算公式为： 　　　　　(对于有1个随机自变量的情况) 　　　　　(对于有2个随机自变量的情况) 　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(对于有3个随机自变量的情况) 　　　　　(对于有m个随机自变量的情况) 　　式中：Y+为自变量在均值加上一倍标准差时计算得到的Y值； 　　　　　Y-为自变量在均值减去一倍标准差时计算得到的Y值； 　　　　　Y+-为第1个自变量在均值加上一倍标准差，第2个自变量在均值减去 一倍标准差时计算得到的Y值，其余依此类推； 　　以上计算公式，对于有M个随机自变量的情况，一共有2M