《基于蒙特卡洛法的瀝青路面多指標(biāo)可靠度評價規(guī)程》編制說明

《基于蒙特卡洛法的瀝青路面多指標(biāo)可靠度評價規(guī)程》編制

說明

一、工作概況

1任務(wù)來源

2018年，黨中央國務(wù)院決定高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)雄安新區(qū)，交通運(yùn)輸部批

準(zhǔn)雄安新區(qū)開展交通強(qiáng)國建設(shè)試點。2019年，國家發(fā)布的《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》

指出從2021年到本世紀(jì)中葉分兩個階段推進(jìn)交通強(qiáng)國建設(shè)：到2035年基本建成

交通強(qiáng)國，到本世紀(jì)中葉全面建成人民滿意、保障有力、世界前列的交通強(qiáng)國。

2020年6月，交通運(yùn)輸部印發(fā)《關(guān)于河北雄安新區(qū)開展智能出行城市等交通強(qiáng)

國建設(shè)試點工作的意見》，將河北雄安新區(qū)列入了第一批交通強(qiáng)國建設(shè)試點單

位，提成了綠色交通、平安百年品質(zhì)工等建設(shè)要求?！毒┙蚣紧咝郯残聟^(qū)交通

建設(shè)2020年工作要點》中明確提出要在榮烏新線河北段、京德高速公路河北段

推進(jìn)永久路面試點。榮烏新線和京德高速作為《河北雄安新區(qū)規(guī)劃綱要》中“四

縱三橫”區(qū)域高速公路網(wǎng)的重要組成部分，也肩負(fù)著創(chuàng)造雄安質(zhì)量的任務(wù)。因

此圍繞雄安新區(qū)永久路面工程開展瀝青路面耐久性與可靠性技術(shù)研究，形成可

復(fù)制可推廣的雄安方案、雄安標(biāo)準(zhǔn)具有重大意義。在此背景下，針對路面施工

變異性大與質(zhì)量不穩(wěn)定的問題，目前我國與道路可靠性設(shè)計直接相關(guān)的參考規(guī)

范僅有《公路工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(JTG2120-2020)，該規(guī)范由于覆

蓋面廣，難以對瀝青路面結(jié)構(gòu)的可靠性評價提供精細(xì)化指導(dǎo)。因此，針對我國

瀝青路面特點的多指標(biāo)可靠度評價工作顯得尤為迫切。而目前我國各省份尚無

針對瀝青路面結(jié)構(gòu)特點的多指標(biāo)可靠度評價技術(shù)規(guī)范。

2制定背景

從1935年我國在南京修建第一條瀝青試驗路開始，到1998年標(biāo)志我國進(jìn)

入建設(shè)高等級公路(一級公路、高速公路)新階段的沈大高速建成通車，再到2000

年后我國高速公路建設(shè)迎來發(fā)展的高峰期。以半剛性基層結(jié)構(gòu)為主，剛性基層

和柔性基層等其它結(jié)構(gòu)為輔的高速公路瀝青路面工程已經(jīng)廣泛實施，基于此我

國交通基礎(chǔ)設(shè)施在建設(shè)技術(shù)、裝備、管理方面也積累了豐富的實踐經(jīng)驗。針

對現(xiàn)有瀝青路面病害“早發(fā)、易發(fā)、多發(fā)”的現(xiàn)況，充分考慮瀝青路面修筑過

程中材料和施工環(huán)節(jié)的隨機(jī)性，將設(shè)計參數(shù)的概率特性引入路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計和

分析中，縮小定值型設(shè)計法與實際生產(chǎn)過程中的差異，這為科學(xué)的設(shè)計和評估

瀝青路面結(jié)構(gòu)性能指明了方向。

已有研究中關(guān)于可靠度的計算模型主要有：應(yīng)力-抗力模型、疲勞分析模

型、服務(wù)性指數(shù)模型和AASHTO中可靠度設(shè)計系數(shù)性能模型、交通量疲勞破

壞模型和模糊數(shù)學(xué)模型等，關(guān)于可靠度的計算方法主要有：蒙特卡洛抽樣、一

次二階矩法、JC法、直接積分法等；這些模型及方法各有優(yōu)缺點，但應(yīng)力-抗

力模型和蒙特卡羅法是公認(rèn)的較為準(zhǔn)確的路面結(jié)構(gòu)可靠度分析方法，這為科學(xué)

的設(shè)計和評估瀝青路面結(jié)構(gòu)性能提供了理論基礎(chǔ)。

鑒于路面基礎(chǔ)設(shè)施的耐久性與可靠性問題貫穿于路面結(jié)構(gòu)設(shè)計與使用的

全過程且影響因素眾多，我國關(guān)于柔性路面結(jié)構(gòu)可靠性的探索研究始于上世紀(jì)

八十年代且一直持續(xù)至今。自1991年4月至1995年9月交通部部級科技項目

“瀝青路面結(jié)構(gòu)的可靠性研究”立題并研究以后，我國瀝青路面設(shè)計規(guī)范得到了

極大發(fā)展。隨著研究的不斷深入，我國瀝青路面設(shè)計關(guān)鍵指標(biāo)先后經(jīng)過多次改

進(jìn)優(yōu)化：1986年我國的《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》采用路表彎沉為設(shè)計指標(biāo),

層底拉應(yīng)力為驗算指標(biāo)。1997年的規(guī)范中用以劈裂強(qiáng)度替代彎拉強(qiáng)度,并修正

設(shè)計彎沉指標(biāo)值。相比1986版的規(guī)范，97版新增的設(shè)計彎沉值比容許彎沉值

降低20%,此外,半剛性材料的模量也提高了近2倍。2006年的規(guī)范對層底拉應(yīng)

力指標(biāo)進(jìn)行了修改,體現(xiàn)在材料參數(shù)的改變,還建議用材料的彎拉強(qiáng)度驗證以提

高準(zhǔn)確性，此時彎沉計算時需要的模量較之前提高2-3倍。但2017年的規(guī)范

摒棄使用幾十年的設(shè)計指標(biāo)彎沉，并取消墊層的說法，采用瀝青層層底拉應(yīng)變、

路基頂面壓應(yīng)變、基層層底拉應(yīng)力等新的設(shè)計指標(biāo)開展路面結(jié)構(gòu)分層設(shè)計。因

此，過去相當(dāng)長的一段時間里圍繞彎沉和層底拉應(yīng)力指標(biāo)的瀝青路面可靠度分

析研究難以適應(yīng)現(xiàn)行瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范要求，而現(xiàn)行瀝青路面多指標(biāo)設(shè)計

規(guī)范下疲勞等指標(biāo)的可靠度分析鮮有報道。

道路工程幅員廣，加之我國地質(zhì)條件差異大等特點，控制瀝青路面的施工

變異性和提高路面結(jié)構(gòu)的可靠性一直是道路領(lǐng)域的難點；而與可靠度設(shè)計相關(guān)

的規(guī)范我國僅有《公路工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(JTG2120-2020)，因為

公路工程的設(shè)計范圍廣，難以對瀝青路面結(jié)構(gòu)的可靠性評價提供精細(xì)化指導(dǎo)。

綜上，針對我國瀝青路面特點規(guī)范的開展多指標(biāo)可靠度評價工作顯得尤為迫切，

而目前我國各省份尚無針對瀝青路面結(jié)構(gòu)特點的多指標(biāo)可靠度評價技術(shù)規(guī)范。

為此，本課題依托河北交通投資集團(tuán)有限公司《半剛性基層永久性瀝青路

面可靠度評價研究》科技項目，聚焦目前瀝青路面使用壽命評價方面缺少規(guī)范

的結(jié)構(gòu)可靠性評價方法，立足河北雄安新區(qū)北京新機(jī)場至德州高速公路京冀界

至津石高速段(以下簡稱：京德高速)工程，從瀝青路面的材料、結(jié)構(gòu)、施工和

交通量等參數(shù)的變異性著手，通過統(tǒng)計數(shù)學(xué)模型、開展室內(nèi)外試驗和鋪設(shè)試驗

路段驗證等手段，獲得了瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)的施工變異性規(guī)律，采用多指

標(biāo)方法對河北地區(qū)修建半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的工后可靠性能開展了系統(tǒng)

研究，建立了基于蒙特卡洛法的瀝青路面多指標(biāo)可靠度評價方法。

課題研究先后歷時3年，已通過室內(nèi)外系統(tǒng)試驗驗證并成功應(yīng)用于京德高

速瀝青路面結(jié)構(gòu)的工后可靠性評價，實際檢驗的效果優(yōu)良，技術(shù)較好的保障了

雄安新區(qū)瀝青路面建設(shè)的耐久性與可靠性。

3起草單位

河北交通投資集團(tuán)有限公司、河北雄安京德高速公路有限公司、重慶交通

大學(xué)、河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院、四川省交通建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司、西南科技

大學(xué)。

4起草過程

4.1起草階段

4.1.1成立標(biāo)準(zhǔn)制定工作組：根據(jù)《基于蒙特卡洛法的瀝青路面多指標(biāo)可

靠度評價規(guī)程》編制需求，重慶交通大學(xué)、河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院和西南科技

大學(xué)等機(jī)構(gòu)相關(guān)專家于2023年1月25日成立標(biāo)準(zhǔn)制定工作組。

4.1.2確定工作計劃：標(biāo)準(zhǔn)項目于2023年10月26日通過中國國際科技促進(jìn)

會標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會及相關(guān)專家技術(shù)審核，進(jìn)行立項公示，項目計劃編號為

【2023】中科促標(biāo)字第1010號。立項后標(biāo)準(zhǔn)制定工作組于2023年10月27日召開

線上工作會議，工作組全體成員參會，會議討論確定標(biāo)準(zhǔn)編制工作具體內(nèi)容、

時間安排、分工等，最終確定標(biāo)準(zhǔn)制定工作計劃。

4.1.3查詢國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)資料：根據(jù)工作計劃，標(biāo)準(zhǔn)制定工作組

分組進(jìn)行國內(nèi)外瀝青路面多指標(biāo)可靠度標(biāo)準(zhǔn)、評價標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及文獻(xiàn)資料

系統(tǒng)梳理，匯總當(dāng)前研究的主要進(jìn)展及不足，為標(biāo)準(zhǔn)制定提供資料支撐。

4.1.4形成標(biāo)準(zhǔn)草案：根據(jù)工作計劃及分工安排，在系統(tǒng)參考、學(xué)習(xí)已有

標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)文獻(xiàn)資料基礎(chǔ)上，標(biāo)準(zhǔn)制定工作組完成《基于蒙特卡洛法的瀝青路

面多指標(biāo)可靠度評價規(guī)程》各部分內(nèi)容，并于2023年11月10日匯總形成標(biāo)準(zhǔn)草

案。

4.1.5形成標(biāo)準(zhǔn)討論稿和編制說明：根據(jù)工作計劃，由各參與單位主要負(fù)

責(zé)人基于編制原則，對《基于蒙特卡洛法的瀝青路面多指標(biāo)可靠度評價規(guī)程》

草案進(jìn)行整體完善，于2023年11月12日形成標(biāo)準(zhǔn)討論稿和編制說明。

4.1.6形成標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿和編制說明：根據(jù)工作計劃，為推動《基于蒙

特卡洛法的瀝青路面多指標(biāo)可靠度評價規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)制定工作加快進(jìn)行、盡快形

成標(biāo)準(zhǔn)的討論稿及編制說明，標(biāo)準(zhǔn)制定工作組于2023年11月14日在重慶組織召

開標(biāo)準(zhǔn)制定工作會議，會議期間對標(biāo)準(zhǔn)討論稿進(jìn)行認(rèn)真研討，隨后對標(biāo)準(zhǔn)討論

稿進(jìn)行修改完善，于2023年11月16日形成標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿和標(biāo)準(zhǔn)編制說明。

4.2征求意見階段

2023年11月23日，本標(biāo)準(zhǔn)由中國國際科促會標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會在全國團(tuán)體

標(biāo)準(zhǔn)信息平臺面向社會進(jìn)行公開征求意見，同時由編制工作組向相關(guān)單位進(jìn)行

定向征求意見。

截止12月23日，通過線上征求意見途徑共征得意見0條。

4.3審查階段

標(biāo)準(zhǔn)編制組根據(jù)征得的意見，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)制定的實際情況，對標(biāo)準(zhǔn)文本進(jìn)行

仔細(xì)校核與修改，形成標(biāo)準(zhǔn)送審稿，計劃于2024年1月底，由中國國際科技促

進(jìn)會標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會組織召開線上標(biāo)準(zhǔn)評審會，對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行審查。

4.4報批階段

二、標(biāo)準(zhǔn)編制內(nèi)容

1規(guī)劃建設(shè)內(nèi)容

1.1目標(biāo)及實施計劃

為適應(yīng)瀝青路面發(fā)展的需要，提高瀝青路面工程質(zhì)量、使用性能與預(yù)期壽

命，制定基于蒙特卡洛法的瀝青路面多指標(biāo)可靠度評價規(guī)程，規(guī)范瀝青路面結(jié)

構(gòu)多指標(biāo)可靠度評價的方法，通過瀝青路面結(jié)構(gòu)多指標(biāo)可靠度評價，從而準(zhǔn)確

的掌握路瀝青路面結(jié)構(gòu)的可靠水平，明確降低路面結(jié)構(gòu)施工變異性控制指標(biāo)，

為提高路面結(jié)構(gòu)體系可靠度指明方向。

1.2建設(shè)領(lǐng)域

瀝青路面多指標(biāo)可靠度的評價應(yīng)該以瀝青路面施工建設(shè)全過程為基礎(chǔ)，基

于路面施工過程中結(jié)構(gòu)參數(shù)及材料參數(shù)的變異性水平和樣本數(shù)據(jù)的統(tǒng)計模型，

采用蒙特卡洛抽樣模擬，從瀝青路面結(jié)構(gòu)面層的疲勞開裂、基層的疲勞開裂和

路基頂面的永久變形三方面進(jìn)行瀝青路面多指標(biāo)可靠度的評價，經(jīng)綜合分析得

到瀝青路面結(jié)構(gòu)體系的可靠度。

1.2.1瀝青路面多指標(biāo)可靠度評價模型的影響因素

瀝青路面結(jié)構(gòu)施工過程中工地實驗室的抽樣數(shù)據(jù)繁多，但許多指標(biāo)是基于

材料和施工過程規(guī)范性控制的檢驗參數(shù)，這些指標(biāo)的變異性水平大多難以關(guān)聯(lián)

到結(jié)構(gòu)層面的可靠度評價模型中，因此部分施工規(guī)范性控制因素可以剔除，主

要分析可靠度目標(biāo)模型：瀝青路面結(jié)構(gòu)面層的疲勞開裂、基層的疲勞開裂和路

基頂面的永久變形中影響因素變異性水平。對可靠度目標(biāo)模型中部分施工現(xiàn)場

不具備直接測量條件的因素，可通過規(guī)定現(xiàn)場取樣等措施開展室內(nèi)實驗研究因

素的變異性。

1.2.1.1無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料的彈性模量

無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料彈性模量隨機(jī)特性的樣本應(yīng)采用施工中取料成型

或現(xiàn)場鉆芯取樣的試件進(jìn)行單軸壓縮試驗測試，測試方法和數(shù)據(jù)處理應(yīng)符合

《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》(JTGE51-2009)和《公路瀝青路面

設(shè)計規(guī)范》（JTGD50-2017）的有關(guān)規(guī)定。

1.2.1.2瀝青混合料的動態(tài)壓縮模量

瀝青混合料動態(tài)壓縮模量隨機(jī)特性的樣本應(yīng)采用施工中取料成型或現(xiàn)場

鉆芯取樣的試件進(jìn)行測試，測試規(guī)程應(yīng)符合《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTG

D50-2017）第5.5.11條的技術(shù)規(guī)定。

1.2.1.3路基回彈模量

路基回彈模量隨機(jī)特性的樣本應(yīng)采用現(xiàn)場測試或室內(nèi)實驗，測試規(guī)程應(yīng)符

合《公路路基設(shè)計規(guī)范》（JTGD30-2015）中第3章一般路基的規(guī)定和實驗方

法。

1.2.2施工數(shù)據(jù)的取樣方法

對河北雄安京德高速和榮烏新線高速瀝青路面在建工程的6個標(biāo)段開展調(diào)

查，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨著科技的進(jìn)步和智能檢測技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用，瀝

青路面部分結(jié)構(gòu)及材料參數(shù)的取樣方式靈活，部分檢測技術(shù)已經(jīng)突破傳統(tǒng)規(guī)范

的限制且具有高效、準(zhǔn)確的優(yōu)勢，例如：路面結(jié)構(gòu)厚度的雷達(dá)測厚技術(shù)等。因

瀝青路面結(jié)構(gòu)可靠度分析評價模型需要基于大樣本統(tǒng)計特征，許多無損檢測方

法為豐富可靠度評價模型的樣本庫奠定了堅實基礎(chǔ)，但數(shù)據(jù)取樣的合理性仍需

滿足相關(guān)規(guī)范要求。

1.2.2.1厚度的樣本

路面各結(jié)構(gòu)層厚度隨機(jī)特性的樣本應(yīng)采用鉆芯取樣試件或路面雷達(dá)進(jìn)行

測試，測試方法和數(shù)據(jù)處理應(yīng)符合《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG

F80/1-2017）規(guī)定。

1.2.2.2瀝青飽和度的樣本

瀝青飽和度隨機(jī)特性的樣本應(yīng)采用施工中馬歇爾試驗測試分析得到，

測試規(guī)程應(yīng)符合?《?公?路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40)的有關(guān)技術(shù)規(guī)定。

1.2.3變異性的描述方法

通過河北雄安京德高速和榮烏新線高速瀝青路面在建工程的調(diào)研結(jié)果，規(guī)

定了可靠度目標(biāo)模型中影響參數(shù)的施工變異性關(guān)鍵統(tǒng)計指標(biāo)包括：樣本的最大

值、最小值、均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)等

1.2.3.1厚度變異性的確定

路面各結(jié)構(gòu)層厚度隨機(jī)特性的樣本應(yīng)采用鉆芯取樣試件或路面雷達(dá)進(jìn)行

測試，測試方法和數(shù)據(jù)處理應(yīng)符合《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG

F80/1-2017）規(guī)定，統(tǒng)計分析各結(jié)構(gòu)層厚度均值u、最大值Hmax、最小值Hmin、

標(biāo)準(zhǔn)差δ和變異系數(shù)Cv，通過假設(shè)檢驗確定各結(jié)構(gòu)層厚度的分布模型。

1.2.3.2模量變異性的確定

無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料彈性模量隨機(jī)特性的樣本應(yīng)采用施工中取料成型

或現(xiàn)場鉆芯取樣的試件進(jìn)行單軸壓縮試驗測試，測試方法和數(shù)據(jù)處理應(yīng)符合

《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》(JTGE51-2009)和《公路瀝青路面

設(shè)計規(guī)范》（JTGD50-2017）的有關(guān)規(guī)定。

瀝青混合料動態(tài)壓縮模量隨機(jī)特性的樣本應(yīng)采用施工中取料成型或現(xiàn)場

鉆芯取樣的試件進(jìn)行測試，測試規(guī)程應(yīng)符合《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTG

D50-2017）第5.5.11條的技術(shù)規(guī)定。

路基回彈模量隨機(jī)特性的樣本應(yīng)采用現(xiàn)場測試或室內(nèi)實驗，測試規(guī)程應(yīng)符

合《公路路基設(shè)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(gòu)層模量的樣本值統(tǒng)計最大值Emax、最小值Emin、均值u、標(biāo)準(zhǔn)

差δ和變異系數(shù)Cv，用假設(shè)檢驗確定各結(jié)構(gòu)層模量參數(shù)的分布模型。

1.2.3.3彎拉強(qiáng)度變異性的確定

無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料彎拉強(qiáng)度隨機(jī)特性的樣本應(yīng)采用施工中取料成型

試件進(jìn)行測試，測試規(guī)程應(yīng)符合《公路工程無機(jī)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(shè)計規(guī)范》（JTGD50-2017）第5.4.5

條的技術(shù)規(guī)定，統(tǒng)計無機(jī)結(jié)合料層彎拉強(qiáng)度樣本值的均值u、最大值Rmax、最小

值Rmin、標(biāo)準(zhǔn)差δ和變異系數(shù)Cv，通過假設(shè)檢驗確定無機(jī)結(jié)合料層彎拉強(qiáng)度的

分布模型。

1.2.3.4瀝青飽和度變異性的確定

瀝青飽和度隨機(jī)特性的樣本應(yīng)采用施工中馬歇爾試驗測試分析得到，

測試規(guī)程應(yīng)符合?《?公?路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40)的有關(guān)技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)差

δ和變異系數(shù)Cv，通過假設(shè)檢驗確定瀝青層瀝青飽和度的分布模型。

1.2.4環(huán)境參數(shù)

環(huán)境參數(shù)極具復(fù)雜性，現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計規(guī)范中對溫度和凍土區(qū)環(huán)境參數(shù)

等采用典型作用水平的代表效應(yīng)值來評價，因此在瀝青路面多指標(biāo)可靠度評價

過程中，為了降低瀝青路面可靠度評價的復(fù)雜性和提高評價過程的可執(zhí)行性，

規(guī)定環(huán)境參數(shù)的效應(yīng)仍采用相關(guān)規(guī)范的要求進(jìn)行描述。

1.2.4.1溫度調(diào)整系數(shù)

本標(biāo)準(zhǔn)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(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞和路基豎向壓應(yīng)變指標(biāo)中的溫度調(diào)整系數(shù)應(yīng)符合

《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD50-2017）附錄G的技術(shù)規(guī)定。

1.2.4.2季節(jié)性凍土地區(qū)調(diào)整系數(shù)

本標(biāo)準(zhǔn)中凍土地區(qū)效應(yīng)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(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞指標(biāo)中的季節(jié)性凍土地區(qū)調(diào)整

系數(shù)應(yīng)符合《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD50-2017）表B.1.1的技術(shù)規(guī)定。

1.3交通荷載參數(shù)

1.3.1交通數(shù)據(jù)調(diào)查

瀝青路面的交通數(shù)據(jù)調(diào)查應(yīng)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(guān)交通量

預(yù)測資料，結(jié)合當(dāng)?shù)亟煌ㄓ^測站的觀測和統(tǒng)計資料，或通過實地設(shè)立站點進(jìn)行

觀測和統(tǒng)計。交通數(shù)據(jù)調(diào)查應(yīng)滿足《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD50-2017）

附錄A的規(guī)定。

1.3.2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(jìn)行蒙特卡洛抽樣，按照《公路瀝青路面設(shè)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(dāng)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(shè)計文件

的交通量和采用《公路瀝青路面設(shè)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(shè)計規(guī)范》（JTGD50-2017）附錄A中

式A.4.2計算設(shè)計使用年限內(nèi)面層、基層和路基結(jié)構(gòu)的交通量累計當(dāng)量軸次，最

后根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗值或經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平確定瀝青路面交通量累計當(dāng)量軸次的變異

性。

1.4.1分布模型

統(tǒng)計得到瀝青路面結(jié)構(gòu)各層的厚度?、模量、瀝青混合料的瀝青飽和度

VFA、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料的彎拉強(qiáng)度?和路基??頂面的回彈模量等參數(shù)的

分布模型后，因為工程質(zhì)量把控和監(jiān)督，?實?際工程參數(shù)的分布模型?與0得到的數(shù)

學(xué)統(tǒng)計模型存在偏差，例如：數(shù)學(xué)模型中極大值和負(fù)值等情況完全不符合工程

參數(shù)的實際情況。因此應(yīng)該對統(tǒng)計得到的參數(shù)分布模型開展優(yōu)化，得到更加貼

合實際瀝青路面工程參量的隨機(jī)特性概率分布模型。

1.4.2蒙特卡洛截斷分布隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法

為修正數(shù)學(xué)概率分布模型和瀝青路面實際工程參量隨機(jī)特性模型的誤差。

使用概率等效方法引入截斷分布理論a,將正態(tài)或?qū)?shù)正態(tài)等分布模

??

型左側(cè)的負(fù)值或右側(cè)的無窮大值摒棄，?以?,真?,實b準(zhǔn);?確的描述工程參量隨機(jī)特性。

蒙特卡洛截斷分布隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法實施如下：

n

路面結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)函數(shù)g(x)含有維隨機(jī)變量x=x1,x2....,xn，其失效區(qū)域

i

Fx:g(x)0，若xi(i1,...,n)相互獨立且服從均值為標(biāo)準(zhǔn)差為i的截斷正態(tài)或

對數(shù)正態(tài)分布，a、b分別為隨機(jī)變量截斷下界和截斷上界，則xi的概率密度函

（;）

數(shù),,a,bxi和累積分布函數(shù)a,如下：

??

?(?,?,b;??)a,

其他??

?

（?(?,?）,b;?)

0??????????

??2

=??,?;??1.4.2?1

?????????????<??<???

??

0??????<??（）

a,??2??2

??

??,?;?????,?;?

?(?,?,b;??)=??2??2?≤?<????1.4.2?2?

??,?;????,?;?

222

b

;?1????;??;為正則?化常?≤數(shù)?，?使?的在區(qū)

Ki=f(,xi)dxi=F(,b)F(,a)xia,

a??

?

?(?,?,b;?)

、、、

間[a，b]的累積概率為1。式中fF分別為xi母分布的概率密度函數(shù)、累積

分布函數(shù)、均值和方差。

x

設(shè)p為[0,1]上服從均勻分布的隨機(jī)數(shù)，則指定范圍正態(tài)分布隨機(jī)數(shù)i的產(chǎn)

生方式如下：

（

p=a,??2??2

????,?;?????,?;?

??2??2

）?(?,?,?;??)=??,?;????,?;?1.4.2?

?1??2??2??2

3??=?(?,?;?(?,?;?)+?×((?(?,?;?)?

???????

=,（2）

?(?,?;?)))?

?1??

Ψ（(?,?,??;?)??）（1.4.2?4）??

y

若隨機(jī)變量y服從對數(shù)正態(tài)分布，其均值為，變異系數(shù)為1.4.2，?則5xlni

??????i????myvyi??

1

為正態(tài)分布，的均值為22，標(biāo)準(zhǔn)差為2，由式

xiux=ln(1vy)xlnmy1vy()

1.4.2?3

xi

至()產(chǎn)生xi的隨機(jī)數(shù)后，截斷正態(tài)分布隨機(jī)數(shù)為yi=e。

1.42..21?瀝5青路面可靠度的分析與評價

2.1.1路面結(jié)構(gòu)參數(shù)隨機(jī)性

瀝青路面結(jié)構(gòu)參量在施工中的隨機(jī)特性采用圖1所示的模特卡羅法對參量

分布模型進(jìn)行隨機(jī)抽樣模擬。

圖1基于蒙特卡洛法的瀝青路面多指標(biāo)可靠度計算流程圖

2.1.2路面結(jié)構(gòu)極限功能函數(shù)的構(gòu)建

瀝青混合料層疲勞、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞和路基頂面豎向壓應(yīng)變與交通

量的極限狀態(tài)功能函數(shù)應(yīng)符合《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD50-2017）附

錄B的技術(shù)規(guī)定。

2.1.2.1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×()×()(???)???1

式中：????

——面層設(shè)計年限內(nèi)車道上的當(dāng)量軸載累計作用次數(shù)，按本規(guī)范第6.1

條規(guī)?定?1確定。

——目標(biāo)可靠指標(biāo)，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；

?

?（）

?0.853.33

0.430.024???5.41

1+0.3??????

??=0.024???5.41??????

——瀝青混合料層厚1度+?（mm）；

??——瀝青混合料20℃時的動態(tài)壓縮模量(MPa)；

?V?FA——瀝青混合料的計算結(jié)構(gòu)層瀝青飽和度(%)；

——溫度調(diào)整系數(shù)，應(yīng)符合《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD50-2017）

附錄??G1的技術(shù)要求;

——瀝青混合料層層底拉應(yīng)變()，應(yīng)符合《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》

?6

（JT??GD50-2017）第6.2.2條的技術(shù)規(guī)10定并按式(B.1.1-3)計算。

2.1.2.2無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞極限狀態(tài)功能函數(shù)

??

???×+???0.57×?

?1??

式中：?2=??×??2×10???2

——基層設(shè)計年限內(nèi)車道的當(dāng)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(yīng)符合《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTG

D50-?20?17）表B.1.1的技術(shù)要求;

——溫度調(diào)整系數(shù)，應(yīng)符合《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD50-2017）

??2

附錄G的技術(shù)要求;

——無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料的彎拉強(qiáng)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(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的應(yīng)符合《公

路瀝青??路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD50-2017）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(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層厚度；

??——??目標(biāo)可靠指標(biāo)，根據(jù)公路等級按本規(guī)范表1取值；

?——無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層的層底拉應(yīng)力(MPa)，應(yīng)符合《公路瀝青路面設(shè)

計規(guī)范??》（JTGD50-2017）第6.2.2條的技術(shù)規(guī)定并按式(B.2.1-3)計算。

2.1.2.3路基頂面豎向壓應(yīng)變極限狀態(tài)功能函數(shù)

4?0.1??0.21

式中：3?3?4?

?=1.25×10×(?×?)??

——路基設(shè)計使用年限內(nèi)車道的當(dāng)量軸載累計作用次數(shù)，按本規(guī)范第

6.1條?規(guī)?4定確定。

——目標(biāo)可靠指標(biāo)，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(yīng)符合《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD50-2017）

附錄?G?的3技術(shù)要求;

——實測路基頂面壓應(yīng)變(10-6)，應(yīng)符合《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTG

D50-?2?017）第6.2.2條的技術(shù)規(guī)定并按式(B.4.2)計算。

2.1.3瀝青路面結(jié)構(gòu)的失效概率

2.1.3.1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1樣0效0/率??，計算過程中可繪制失效概率

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)。

2.1.3.2失效概率計算??

結(jié)構(gòu)層失效概率：

??

a,a,

????

??=