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利用壳牌沥青路面设计软件BISAR3.0计算路基工作区在实际工作中的应用

吴祖德

（常州市交通规划设计院）

内容提要自从公路路基设计规范定义了路基工作区以后，再加上利用按层状体系理论编制的壳牌沥青路面设计软件BISAR3.0计算，代替原来布辛尼斯克公式计算路基工作区（该公式计算的路基工作区太小，有误），在实践中有了较多的应用，取得了很好的收获，本文作一介绍，供大家参考。

关键词路基工作区软件BISAR3.0实践工作中的应用

0前言

在道路工程中，路基工作区的计算可以帮助我们解决很多的问题，实在是太重要了。利用该软件，可以计算在不同轴载、不同的沥青混凝土结构下、不同路基深度的轮载的应力分布情况。工作了几十年后，现在能计算出来了，实在是太兴奋了，把它比喻成：好像让我们戴上了“x光眼镜”、好像让我们拥有了孙悟空的“火眼金睛”，把地底下的荷载应力，看得一清二楚。下面就把在实际工作中的应用情况作一介绍。

1按层状体系理论编制的软件BISAR3.0计算的路基工作区，基本与实际情况相符，对照原来布辛尼斯克公式计算结果太小、有误。

某高速公路沥青路面，在轴重100KN、120KN作用下，两种计算方法的路基工作区位置比较图：

图1某高速公路轴重100KN、120KN两种方法计算路基工作区位置比较图

2揭示现行《城市道路路基设计规范》的挖方路塹路基路床的压实深度0.3m的规定，存在深度不足的问题。

《公路路基设计规范》（JTGD30-2015）2.1.5路基工作区汽车荷载通过路面传到路基的应力与路基土自重应力之比大于0.1的应力分布深度范围。

该规范首次提出了新的标准，应该是和挖方路基路床压实深度是有同等含义的。过去都用布辛尼斯克公式计算的路基工作区偏小、有误，现在都用层状体系理论来计算汽车荷载通过路面传到路基的应力，计算的路基工作区要比原来的大，与实际相符。

表1常州市各级沥青路面路基工作区深度

沥青路面级别

支路

次干路

主干路1

快速路

路面结构组成

4cmAC-13C

4cmAC-13C

4cmSMA-13

4cmSMA-13

6cmAC

———————

5cmAC-20C

5cmAC-20C

———————

8cmAC

7cmAC-2

7cmAC-2

32cm水稳

36cm水稳

36cm水稳

40cm水稳

20cm10%石灰土

20cm10%石灰土

20cm10%石灰土

20cm10%石灰土

总厚度=62cm

总厚度=68cm

总厚度=72cm

总厚度=76cm

路基回弹模量（MPa）

26

26

30

34

路基工作区深度（cm）

-105

-91

-80

-82

图2沥青支路在轴載100KN时的应力分布图3沥青次干路在轴載100KN时的应力分布

路基工作区次干路为91cm，支路为105cm。实际上，路基工作区就是要求路床的压实深度，已经大大超出30cm。实践中也有经验，支路未到设计使用年限，路基沉陷，路面损坏，也是与施工时的压实深度不够有关。

结论：城市次干路支路的挖方路基路床压实深度要求，应参照《公路路基设计规范》（JTGD30-2015）三、四级公路铺筑沥青混凝土路面和水泥混凝土路面时，其压实度应采用二级公路压实度标准。就是轻、中等及重交通路床压实深度为80cm，特重、极重交通路床压实深度为120cm。

3揭示有的路面结构可直接设置在原状土层上的原理，路基不用压实，在当地已经有多年的历史了。

经过求算该种路面结构的路基工作区，基本接近为零，就是说，此种路面结构在标准轴载100KN的轮载应力不会传到土基，或传到土基的轮载应力（称活载应力）与自重应力比小于0.1，此时的轮载应力可以忽略不计。也就是说，此种路面的路基工作区为零，所以路面下的路床没有要压实的部分，全部为不需要压实的原状土路基即可。与一般的构筑物一样，直接放置在原状土上，不需要进行压实处理。（注：道路对路基工作区进行压实处理，是因为轮载（活载）要进入该部分，而是无数次的，为了不使其压缩变形，而采取的措施：压实）

举例：零路基工作区的路面结构：

表2零路基工作区的沥青路面结构组成表

序

号

路面材料及路基土

材料厚度

（m）

材料名

抗压回弹模量（MPa）

泊松比

1

AC-13C

1400

0.35

0.04

2

AC-20C

1200

0.35

0.06

3

水泥稳定碎石

1500

0.20

0.36

4

水泥混凝土C30

(弯拉强度4.0MPa)

27000

0.15

0.25

5

路基土

15

0.35

—

注：设计使用年限20年，累计交通量Ne=5×106次

图4轴重10