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文檔簡介
ICS
CCS
T
團體標準
T/CIXXX-2023
基于蒙特卡洛法的瀝青路面
多指標可靠度評價規(guī)程
ReliabilityEvaluationProceduresforMultipleIndicatorsofAsphaltPavement
（征求意見稿）
2023-X-X發(fā)布2023-X-X實施
?中國國際科技促進會?發(fā)布
T/CIXXX-2023
基于蒙特卡洛法的瀝青路面多指標可靠度評價規(guī)程
1范圍
本標準適用于各等級公路瀝青路面結(jié)構可靠度的評價。
2規(guī)范性引用文件
下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，
僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本
文件。
JTGD30-2015公路路基設計規(guī)范
JTG/T3610-2019公路路基施工技術規(guī)范
JTG3450-2019公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程
JTJ034-2018公路工程路面基層施工技術規(guī)范
JTGE51-2009公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程
JTG-D50-2017公路瀝青路面設計規(guī)范
JTGF40-2004公路瀝青路面施工技術規(guī)范
JTGE20-2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程
JTG2120-2020公路工程結(jié)構可靠性設計統(tǒng)一標準
JTG-F80/1-2017公路工程質(zhì)量檢驗評定標準
3術語和定義
下列術語和定義適用于本文件。
術語
3.1.1
瀝青路面asphaltpavement
在礦質(zhì)材料中摻入路用瀝青材料鋪筑面層的路面。
3.1.2
變異性variability
對傾斜的高層建筑物采用技術措施，抬升沉降較大一側(cè)的基礎或上部結(jié)構，實現(xiàn)對高層建筑物予以
扶正的方法。
3.1.3
變異系數(shù)CoefficientofVariation
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變異系數(shù)又稱離散系數(shù)，是用于比較平均數(shù)不同的兩個或多個樣本數(shù)據(jù)變異程度的相對統(tǒng)計量，是
標準差與其平均值之比。
3.1.4
正態(tài)分布Normaldistribution
一維隨機變量X服從均值為，標準差為的概率分布,其概率密度函數(shù)為
(x)
1
f(x)e2，則稱隨機變量X服從正態(tài)分布。
2
3.1.5
對數(shù)正態(tài)分布logarithmicnormaldistribution
(lnx)2
1
一維隨機變量X(X＞0),若ln(X)~N(,2)，其概率密度函數(shù)為f(x)e2，則稱隨
x2
機變量X服從對數(shù)正態(tài)分布。
3.1.6
路面設計使用年限designworking/servicelifeofpavement
在正常設計、施工、使用和養(yǎng)護條件下，路面不需要結(jié)構性維修的預定使用年限。
3.1.7
當量軸次equivalentsingleaxleloads
按當量損壞原則，將不同車型軸載的作用次數(shù)換算為設計軸載的當量作用次數(shù)。
3.1.8
當量設計軸載累計作用次數(shù)cumulativeequivalentsingleaxleloads
在設計使用年限內(nèi)，設計車道上當量軸次的總和。
3.1.9
極限狀態(tài)方程limitstateequation
在結(jié)構或構件處于極限狀態(tài)時，各有關基本變量的關系式。
3.1.10
疲勞破壞Fatiguefailure
在遠低于材料強度極限的交變應力荷載的多次作用下，材料及結(jié)構發(fā)生破壞的現(xiàn)象。
3.1.11
可靠度reliability
路面結(jié)構在規(guī)定的時間和條件下完成預定功能的概率。要求設計結(jié)構達到的可靠度稱作目標可靠度。
3.1.12
可靠指標reliabilityindex
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度量結(jié)構可靠度的數(shù)值指標，本規(guī)程規(guī)定的作為結(jié)構設計依據(jù)的可靠指標稱為目標可靠度指標。
3.1.13
失效概率probabilityoffailure
在設計使用年限內(nèi)，結(jié)構不能完成預定功能的概率。
定義
下列定義適用于本文件。
3.2.1材料參數(shù)
h——厚度
E——模量
3.2.2統(tǒng)計學參數(shù)
——目標可靠指標
?——極差
R——均值
?
?——標準差
?——變異系數(shù)
??——抽樣次數(shù)
N——失效概率
3.2.3?f交通量參數(shù)及其他參數(shù)
——設計年限內(nèi)車道上的當量軸載累計作用次數(shù)
??結(jié)構或構件的抗力
R——作用的效應
S—（—）——極限狀態(tài)功能函數(shù)
?x
4基本規(guī)定
一般規(guī)定
4.1.1瀝青路面結(jié)構設計應滿足公路工程結(jié)構設計中的各項功能要求。
4.1.2瀝青路面結(jié)構在正常設計、正常施工和正常使用條件下的功能要求應符合《公路工程結(jié)構
可靠性設計統(tǒng)一標準》（JTG2120-2020）第3.1.2條規(guī)定。
4.1.3瀝青路面結(jié)構設計時其他要求應符合《公路工程結(jié)構可靠性設計統(tǒng)一標準》（JTG2120-2020）
第3.1.3條規(guī)定。
目標可靠指標
4.2.1瀝青路面結(jié)構承載能力極限狀態(tài)的目標可靠度（%）和目標可靠指標β不應低于表1的規(guī)定。
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T/CIXXX-2023
表1目標可靠度和目標可靠指標
公路等級高速公路一級公路二級公路三級公路四級公路
目標可靠度（%）9590858070
目標可靠指標β1.651.281.040.840.52
4.2.2新建瀝青路面結(jié)構設計使用年限應符合《瀝青路面設計規(guī)范》（JTG-D50-2017）第3.0.2
條規(guī)定；永久性瀝青路面結(jié)構或長壽命瀝青路面結(jié)構設計使用年限應不低于40年；改建路面結(jié)構設計
可根據(jù)工程實際情況選取適宜的設計使用年限。
5極限狀態(tài)設計原則
極限狀態(tài)
5.1.1瀝青路面結(jié)構的極限狀態(tài)設計原則應符合《公路工程結(jié)構可靠性設計統(tǒng)一標準》（JTG
2120-2020）第4.1.1條規(guī)定。
5.1.2高瀝青路面結(jié)構的各種極限狀態(tài)，均應規(guī)定明確的極限狀態(tài)標準或限值。
5.1.3對瀝青路面結(jié)構的極限狀態(tài)驗算，應符合《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTGD50-2017）第
3.0.5條和附錄B的規(guī)定。
極限狀態(tài)方程
5.2.1瀝青路面結(jié)構的極限狀態(tài)可采用下列極限狀態(tài)方程來描述：
，，（）
式中：Z或g()—結(jié)構的功能函數(shù)；?=??1,?2···??5.2.1?1
（，，，）—影響結(jié)構的基本變量，包括作用、環(huán)境影響、材料和巖土力學性能、結(jié)
構幾何?1參量?=、1計算2模···式不?定性系數(shù)等隨機變量。
極限狀態(tài)方程中的若干變量也可組合為作用效應和結(jié)構抗力兩個綜合變量，此時極限狀態(tài)方程可
表達為：
（）
式中：R—結(jié)構或構件的抗力；?=??,?=???=05.2.1?2
S—作用的效應。
5.2.2瀝青路面按極限狀態(tài)設計時，應以規(guī)定的可靠度滿足下列要求：
，，（）
或（）
?=??1,?2···??≥05.2.2?1
5.2.3結(jié)構或構件宜根據(jù)規(guī)定的可靠指標，采用由作用?=的?代?表?值≥、0材料性能的標準值、幾5何.2.參2?量2的標
準值和各相應的分項系數(shù)構成的極限狀態(tài)設計表達式進行設計。
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6瀝青路面參數(shù)的變異性
交通荷載參數(shù)
6.1.1交通數(shù)據(jù)調(diào)查
瀝青路面的交通數(shù)據(jù)調(diào)查應包括交通量及年平均增長率、方向系數(shù)、車道系數(shù)、車輛類型組成、軸
組組成和軸重等。
瀝青路面的初期交通量及其他參數(shù)可參照可行性研究報告等有關交通量預測資料，結(jié)合當?shù)亟煌ㄓ^
測站的觀測和統(tǒng)計資料，或通過實地設立站點進行觀測和統(tǒng)計。交通數(shù)據(jù)調(diào)查應滿足《公路瀝青路面設
計規(guī)范》（JTGD50-2017）附錄A的規(guī)定。
6.1.2交通量變異性的確定
(1)現(xiàn)場交通量觀測資料可以獲得時，根據(jù)取得的各階段瀝青路面現(xiàn)場交通量歷史資料，統(tǒng)計“年
平均日交通量AADTT”、“年平均增長率γ%”和“方向系數(shù)DDF”等各項交通量參數(shù)的變異系數(shù)及分
布模型，然后分別對交通量參數(shù)進行蒙特卡洛抽樣，按照《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTGD50-2017）
附錄A中式A.4.2計算瀝青路面交通量累計當量軸次的變異性。
(2)現(xiàn)場交通量的觀測資料難以獲得時，交通量參數(shù)可參考路面設計文件的交通量和采用《公路瀝
青路面設計規(guī)范》（JTGD50-2017）附錄A中的歷史數(shù)據(jù)或經(jīng)驗數(shù)據(jù)，按照《公路瀝青路面設計規(guī)范》
（JTGD50-2017）附錄A中式A.4.2計算設計使用年限內(nèi)面層、基層和路基結(jié)構的交通量累計當量軸次，
最后根據(jù)當?shù)亟?jīng)驗值或經(jīng)濟發(fā)展水平確定瀝青路面交通量累計當量軸次的變異性。
結(jié)構及材料參數(shù)
6.2.1厚度變異性的確定
路面各結(jié)構層厚度隨機特性的樣本應采用鉆芯取樣試件或路面雷達進行測試，測試方法和數(shù)據(jù)處理
應符合《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》（JTGF80/1-2017）規(guī)定，統(tǒng)計分析各結(jié)構層厚度均值u、最大值
Hmax、最小值Hmin、標準差δ和變異系數(shù)Cv，通過假設檢驗確定各結(jié)構層厚度的分布模型。
6.2.2模量變異性的確定
無機結(jié)合料穩(wěn)定類材料彈性模量隨機特性的樣本應采用施工中取料成型或現(xiàn)場鉆芯取樣的試件進
行單軸壓縮試驗測試，測試方法和數(shù)據(jù)處理應符合《公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》(JTG
E51-2009)和《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTGD50-2017）的有關規(guī)定。
瀝青混合料動態(tài)壓縮模量隨機特性的樣本應采用施工中取料成型或現(xiàn)場鉆芯取樣的試件進行測試，
測試規(guī)程應符合《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTGD50-2017）第5.5.11條的技術規(guī)定。
路基回彈模量隨機特性的樣本應采用現(xiàn)場測試或室內(nèi)實驗，測試規(guī)程應符合《公路路基設計規(guī)范》
（JTGD30-2015）中第3章一般路基的規(guī)定和實驗方法。
最后，由結(jié)構層模量的樣本值統(tǒng)計最大值Emax、最小值Emin、均值u、標準差δ和變異系數(shù)Cv，用假設
檢驗確定各結(jié)構層模量參數(shù)的分布模型。
6.2.3彎拉強度變異性的確定
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T/CIXXX-2023
無機結(jié)合料穩(wěn)定類材料彎拉強度隨機特性的樣本應采用施工中取料成型試件進行測試，測試規(guī)程應
符合《公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》(JTGE51-2009)第5章和《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTG
D50-2017）第5.4.5條的技術規(guī)定，統(tǒng)計無機結(jié)合料層彎拉強度樣本值的均值u、最大值Rmax、最小值
Rmin、標準差δ和變異系數(shù)Cv，通過假設檢驗確定無機結(jié)合料層彎拉強度的分布模型。
6.2.4瀝青飽和度變異性的確定
瀝青飽和度隨機特性的樣本應采用施工中馬歇爾試驗測試分析得到，測試規(guī)程應符合《公路瀝
青路面施工技術?規(guī)?范?》(JTGF40)的有關技術規(guī)定。統(tǒng)計瀝青層瀝青飽和度樣本值的均值u、最大值
VFAmax、最小值VFAmin、標準差δ和變異系數(shù)Cv，通過假設檢驗確定瀝青層瀝青飽和度的分布模型。
環(huán)境參數(shù)
6.3.1溫度調(diào)整系數(shù)
本標準中溫度作用的影響采用溫度調(diào)整系數(shù)等效代替，其中瀝青混合料層疲勞、無機結(jié)合料穩(wěn)定層
疲勞和路基豎向壓應變指標中的溫度調(diào)整系數(shù)應符合《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTGD50-2017）附錄
G的技術規(guī)定。
6.3.2季節(jié)性凍土地區(qū)調(diào)整系數(shù)
本標準中凍土地區(qū)效應的影響采用季節(jié)性凍土地區(qū)調(diào)整系數(shù)等效代替，其中瀝青混合料層疲勞和無
機結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞指標中的季節(jié)性凍土地區(qū)調(diào)整系數(shù)應符合《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTGD50-2017）
表B.1.1的技術規(guī)定。
7瀝青路面可靠度的分析與評價
路面結(jié)構極限功能函數(shù)的構建
瀝青混合料層疲勞、無機結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞和路基頂面豎向壓應變與交通量的極限狀態(tài)功能函數(shù)應
符合《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTGD50-2017）附錄B的技術規(guī)定。
7.1.1瀝青混合料層疲勞極限狀態(tài)功能函數(shù)
（）
15.96?0.29??113.9711.582.72
?1=6.32×10×??×??×??1×()×()(???)???17.1.1?1
式中：????
——面層設計年限內(nèi)車道上的當量軸載累計作用次數(shù)，按本規(guī)范第6.1條規(guī)定確定。
?—?1—目標可靠指標，根據(jù)公路等級按本規(guī)范表1取值；
?——季節(jié)性凍土地區(qū)調(diào)整系數(shù)；
??——疲勞加載模式系數(shù)，按式（7.1.1-2）計算；
?
?（）
?0.85（）
0.430.024???5.413.33
1+0.3??????
0.024???5.41
?1+?
——?瀝=青混合料層厚度（mm）；????????????7.1.1?2
??——瀝青混合料20℃時的動態(tài)壓縮模量(MPa)；
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??
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VFA——瀝青混合料的計算結(jié)構層瀝青飽和度(%)；
——溫度調(diào)整系數(shù)，應符合《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTGD50-2017）附錄G的技術要求;
??—1—瀝青混合料層層底拉應變()，應符合《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTGD50-2017）第6.2.2
?6
條的技??術規(guī)定并按式(B.1.1-3)計算。10
7.1.2無機結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞極限狀態(tài)功能函數(shù)：
（）
??
?1???×??+???0.57×?
式中：?2=??×??2×10???2??????????7.1.2?1
——基層設計年限內(nèi)車道的當量軸載累計作用次數(shù)，按本規(guī)范第6.1條規(guī)定確定。
??2——季節(jié)性凍土地區(qū)調(diào)整系數(shù)，應符合《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTGD50-2017）表B.1.1的技
術要求??;
——溫度調(diào)整系數(shù)，應符合《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTGD50-2017）附錄G的技術要求;
??—2—無機結(jié)合料穩(wěn)定類材料的彎拉強度(MPa)；
?m?，n——疲勞試驗回歸參數(shù)；
——現(xiàn)場綜合修正系數(shù)，不同類型無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的應符合《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTG
D50-2?0?17）式(B.2.1-2)的要求;??
，——分別為瀝青混合料層和計算點以上無機結(jié)合料穩(wěn)定層厚度；
??——??目標可靠指標，根據(jù)公路等級按本規(guī)范表1取值；
?——無機結(jié)合料穩(wěn)定層的層底拉應力(MPa)，應符合《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTGD50-2017）
第6.2?.?2條的技術規(guī)定并按式(B.2.1-3)計算。
7.1.3路基頂面豎向壓應變極限狀態(tài)功能函數(shù)：
（）
4?0.1??0.21
式中：?3=1.25×10×(??3×??4)?????????7.1.3?1
——路基設計使用年限內(nèi)車道的當量軸載累計作用次數(shù)，按本規(guī)范第6.1條規(guī)定確定。
?—?4—目標可靠指標，根據(jù)公路等級按本規(guī)范表1取值；
?——溫度調(diào)整系數(shù)，應符合《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTGD50-2017）附錄G的技術要求;
??—3—實測路基頂面壓應變(10-6)，應符合《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTGD50-2017）第6.2.2條的
技術?規(guī)?定并按式(B.4.2)計算。
路面結(jié)構參數(shù)的隨機特性
7.2.1分布模型
通過標準的6.2節(jié)得到瀝青路面結(jié)構各層的厚度?、模量、瀝青混合料的瀝青飽和度VFA、無機
結(jié)合料穩(wěn)定類材料的彎拉強度和路基頂面的回彈模量?等參?數(shù)?的分布模型后，將本規(guī)范7.2.1節(jié)的參
數(shù)分布模型按照本規(guī)范附錄A?的?式E.1~E.5進行優(yōu)化，得?到0實際瀝青路面工程參量準確的隨機特性概率
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分布模型。
7.2.2路面結(jié)構參數(shù)隨機性
瀝青路面結(jié)構參量在施工中的隨機特性采用圖1所示的模特卡羅法對參量分布模型進行隨機抽樣模擬。
基于蒙特卡洛法的路面結(jié)構可靠度分析
7.3.1蒙特卡洛抽樣次數(shù)
蒙特卡洛法一般要求抽樣次數(shù)(i=1、2、3)，抽樣次數(shù)大致為10000-20000次。為提高
??
可靠度大樣本抽樣效率，計算過程中?可≥繪10制0失/?效概率曲線PfNfail/Ni，由失效概率曲線的穩(wěn)定收斂結(jié)
果確定蒙特卡洛抽樣次數(shù)。
7.3.2瀝青路面結(jié)構的失效??概率
結(jié)構層失效概率：
??
a,a,（）
????
??=