[发明专利]一种基于车道受轮载概率分析的道路结构设计方法

说明书

一种基于车道受轮载概率分析的道路结构设计方法，步骤为：Step1、车道受载概率分布函数的确定；Step2、道路结构设计；Step3、车道通行规则设计：以次应力区材料性能临界指标为限将根据标准轴载将车辆进行划分；Step4、车道施工工艺；Step5、养护维修方法。结合自动化驾驶发展趋势、车道受荷载大数据统计规律、道路结构形式等方面进行了大幅优化创新。可对大交通重载工况进行针对性的改进设计，可有效缓解路面因结构强度考虑不足而产生的车辙、龟裂病害。可借此创新性的设计理念重新考虑道路结构的利用空间和功能性，为提供更多功能性道路结构提供理论支持，可以更加高效的利用土地资源。

技术领域

本发明涉及道路施工设计技术领域，具体涉及一种基于车道受轮载概率分析的道路结构设计方法。

背景技术

现有道路结构设计通常采用分层设计，典型的路面结构由上至下可分为面层、基层、垫层、填土路基等。每层厚度一般为2cm-50cm不等，单层内厚度均匀统一控制。

在分层式的路面结构中，车辆自重及车辆所有荷载通过轮胎传递到路面，再通过路面结构将荷载传递到路基、地面上。尽管近年来通过改进建筑材料和施工工艺对车辙病害有所缓解，但是随着国家经济发展、交通量的提高，一些地方仍然出现了车辙、龟裂等道路病害，特别是在一些交通压力大的地段仍频繁出现。若采用更高规格的筑路材料整体铺设，则将会提高道路工程造价，这说明现存的层叠式的设计方法还存在着一些问题。

为了行车安全考虑，车辆通常保持在车道中部行驶。目前，国家现有的城市道路每车道宽度一般为3.5m，干线公路(包括高速公路)每车道宽一般为3.75m。而一般小型汽车轮距为宽为1.4～1.7m，重载汽车轮距宽为1.7m～2.2m。这就意味着轮载在车道截面上的分布是不均匀的，同时随着汽车保有量的不断提升，智能驾驶技术的不断进化，现在车道保持、定速巡航等基于识别车道宽度而将车辆长时间控制在车道中间的技术也会应用的越来越普遍，可以预见在不远的将来，轮载在车道截面上的这种不均匀分布规律会逐渐趋于稳定，车辆大概率只会在车道上的特定区域长时间通过，这也导致采用层叠式的设计方法，每层均质材料将无法从设计角度解决车辙、龟裂等道路常见病害问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于车道受轮载概率分析的道路结构设计方法，根据交通量，车辆规格参数，以及轮载在车道分布的统计规律来推测出一条车道受载概率分布函数F，进而通过分析F与路面各结构层的空间分布关系而进行道路结构的优化设计，采用创新性的思路和方法很好地解决了上述问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于车道受轮载概率分析的道路结构设计方法，其特征是，步骤为：Step1、车道受载概率分布函数F的确定；根据道路交通量、车辆规程参数，以及轮载在车道分布的统计规律来确定车道受载概率分布函数；

其中，f(x)为某一型号车辆的在车道内的受载分布函数，可采用在道路周边安装高精度的摄像头的，使用图像识别技术和数理统计方法确定某一型号车辆在车道内行驶习惯，从而形成一型车辆在车道内偏离中心行驶的统计规律，进而得到以车道截面为横轴的轮载线性分布；

q(x)为某一型号车辆在指定的道路上出现概率，可通过市场销售信息、保险销售信息、高速收费信息及城市车辆交通管理信息获取；

z(x)为某一型号车辆的标准轴载，即考虑其在标准载重情况下反馈到路面轮载；

将不同车辆信息进行叠加整合成为设计车道受载概率分布函数F，同一条道路上不同方向、不同车道的也需要逐车道单独进行分析逐一确定其F；

Step2、道路结构设计；将道路结构竖切，按照车道受载概率将单车道内划分为主应力区(α、β)和次应力区(A、B、C)，分区的功能和筑路材料如下：

按照道路截面竖向分布：