Uniformity evaluation standard of subgrade based on reliability
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摘要: 提出了基于可靠度的路基均匀性评价方法, 建立了路基路面结构的二维有限元模型, 采用蒙特卡罗法对典型沥青路面结构在不同路基回弹模量与不同变异系数条件下的结构可靠度进行分析计算, 研究了路基回弹模量变异系数对路面结构可靠度的影响, 确定了评价路基均匀性的可靠度划分依据。计算结果表明: 高速、一级公路可靠度临界值为95%和90%时, 路基回弹模量变异系数为0.05和0.10;二级公路可靠度临界值为90%和85%时, 路基回弹模量变异系数为0.05和0.15;三、四级公路可靠度临界值为85%和80%时, 路基回弹模量变异系数为0.15和0.25。以计算可靠度临界值作为相应公路路基均匀性评价标准, 将各级公路路基均匀性等级分为优、中、差3个级别。Abstract: A new uniformity evaluation method of subgrade was proposed based on reliability.A 2D finite element model was established to compute the reliabilities of asphalt pavements with different moduli and variation coefficients by using Monte Carlo Method.A division basis of the reliabilities was set down based on the research on the influence of the coefficients on pavement reliabilities.Computation result shows that the coefficients are 0.05 and 0.10 as the critical values of reliabilities are 95% and 90% for expressway and first class highway.The coefficients are 0.05 and 0.15 as the critical values are 90% and 85% for second class highway.The coefficients are 0.15 and 0.25 as the critical values are 85% and 80% for third and fourth class highways.Subgrade uniformities are divided into three grades when 90% and 95%, 85% and 90%, 80% and 85% are taken as the evaluation standards of subgrade uniformities for different highways.
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Key words:
- subgrade engineering /
- uniformity standard /
- finite element method /
- reliability
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表 1 沥青路面结构参数
Table 1. Structure parameteres of asphalt pavement
公路等级 路面结构参数 层位 类型 回弹模量/MPa 模量变异系数Cve 厚度/cm 厚度变异系数Cvh 高速公路与一级公路 面层 沥青混凝土 1 400 0.15 17 0.08 基层 5.0%水泥稳定碎石 1 500 0.20 34 0.10 垫层 4.0%水泥稳定碎石 1 300 0.30 20 0.15 土基 40/60/80 二级公路 面层 沥青混凝土 1 200 0.20 10 0.12 基层 5.5%水泥稳定碎石 1 600 0.25 20 0.20 垫层 4.0%水泥稳定碎石 1 300 0.40 20 0.25 土基 40/50/60 三、四级公路 面层 沥青表处 800 0.30 3 0.15 基层 5.0%水泥稳定碎石 1 500 0.30 18 0.25 垫层 4.0%水泥稳定碎石 1 300 0.50 18 0.40 土基 30/40/50 
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表 2 公路交通参数
Table 2. Highway traffic parameteres
公路等级 交通参数 Ne Cvn p/MPa δ/cm Ac As Ab 高速、一级公路 2.7×107 0.20 0.7 10.65 1.0 1.0 1.0 二级公路 1.2×107 0.35 0.7 10.65 1.1 1.1 1.0 三、四级公路 3.0×106 0.40 0.7 10.65 1.2 1.1 1.0
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表 3 安全等级
Table 3. Safety classes
安全等级 路面结构 目标可靠指标 目标可靠度/% 一级 高速公路路面 1.64 95 二级 一级公路路面 1.28 90 三级 二级公路路面 1.04 85
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表 4 高速公路与一级公路Cv取值
Table 4. Cvvalues of expressway and first class highway
E0/MPa 不同可靠度时Cv取值 β=1.64, Pr=95% β=1.28, Pr=90% 40 0.009 0.079 60 0.052 0.113 80 0.093 0.209 平均值 0.051 0.134
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表 5 二级公路Cv取值
Table 5. Cvvalues of second class highway
E0/MPa 不同可靠度时Cv取值 β=1.28, Pr=90% β=1.04, Pr=85% 35 0.017 0.105 45 0.097 0.199 55 0.148 0.255 平均值 0.087 0.186
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表 6 三、四级公路Cv取值
Table 6. Cvvalues of third and fourth class highways
E0/MPa 不同可靠度时Cv取值 β=1.04, Pr=85% β=0.84, Pr=80% 30 0.071 0.170 40 0.181 0.281 50 0.253 0.361 平均值 0.168 0.271
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表 7 均匀性评价标准
Table 7. Uniformity evaluation standards
公路等级 目标可靠度/% Cv β 计算可靠度/% 评价等级 高速公路与一级公路 95 < 0.05 > 1.64 > 95 优 0.05~0.10 1.28~1.64 90~95 中 > 0.10 < 1.28 < 90 差 二级公路 90 < 0.05 > 1.28 > 90 优 0.05~0.15 1.04~1.28 85~90 中 > 0.15 < 1.04 < 85 差 三、四级公路 85 < 0.15 > 1.04 > 85 优 0.15~0.25 0.84~1.04 80~85 中 > 0.25 < 0.84 < 80 差
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表 8 实体工程路基回弹模量检测与评价结果
Table 8. Test and evaluation results of subgrade moduli of actual engineerings
工程名称 检测样本数 μ/MPa σ Cv 均匀性等级 衡炎高速公路 A段 200 75 6.375 0.085 中 B段 200 70 2.940 0.042 优 C段 160 67 3.082 0.046 优 龙永二级公路 A段 100 49 2.205 0.045 优 B段 100 45 5.760 0.128 中 C段 100 43 3.956 0.092 中
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