Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7798688B2 - A method for predicting rutting depth taking into account the effect of temperature - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7798688B2 - A method for predicting rutting depth taking into account the effect of temperature - Google Patents

A method for predicting rutting depth taking into account the effect of temperature

Info

Publication number
JP7798688B2
JP7798688B2 JP2022084581A JP2022084581A JP7798688B2 JP 7798688 B2 JP7798688 B2 JP 7798688B2 JP 2022084581 A JP2022084581 A JP 2022084581A JP 2022084581 A JP2022084581 A JP 2022084581A JP 7798688 B2 JP7798688 B2 JP 7798688B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
temperature
permanent deformation
period
amount
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022084581A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2023172632A (en
Inventor
貞治 上野
洋平 後藤
Original Assignee
ニチレキグループ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ニチレキグループ株式会社 filed Critical ニチレキグループ株式会社
Priority to JP2022084581A priority Critical patent/JP7798688B2/en
Publication of JP2023172632A publication Critical patent/JP2023172632A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7798688B2 publication Critical patent/JP7798688B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Road Paving Structures (AREA)
  • Road Repair (AREA)

Description

本発明は、わだち掘れ量の予測方法に関し、特にアスファルト舗装におけるわだち掘れ量を、温度の影響を考慮に入れた条件下で予測する方法に関する。 The present invention relates to a method for predicting the amount of rutting, and in particular to a method for predicting the amount of rutting in asphalt pavement under conditions that take into account the effects of temperature.

わだち掘れは、アスファルト舗装表面の車輪通過部に生じる深さ方向の変位であり、わだち掘れが大きくなると深さ方向に変位した凹部に雨水等が滞留し、タイヤの滑りや水はね、ハイドロプレーン現象の原因となるばかりでなく、舗装内への水の浸透を誘発するので、わだち掘れは好ましくない現象である。 Rutting is a depth-wise displacement that occurs on the surface of asphalt pavement where wheels pass. If rutting becomes too large, rainwater and other liquids can accumulate in the depressions that have been displaced in the depth direction, causing tire slippage, water splashing, and hydroplaning, as well as encouraging water penetration into the pavement, making rutting an undesirable phenomenon.

わだち掘れには、一般に、以下の2つの原因があるといわれている。
1)車輪の繰り返し通過(繰り返し載荷)による表層のアスファルト混合物の変形と側方移動。
2)車輪の繰り返し通過(繰り返し載荷)によるアスファルト舗装の各層に生じる残留変形の累積。
Rutting is generally said to have two causes:
1) Deformation and lateral movement of the surface asphalt mixture due to repeated wheel passage (repeated loading).
2) Accumulation of residual deformation that occurs in each layer of asphalt pavement due to repeated wheel passage (repeated loading).

上記1)の原因によるわだち掘れについては、近年、ポリマー改質アスファルト等の優れた材料が開発されたことにより対策が進み、大きく抑制される傾向にある。一方、上記2)の原因によるわだち掘れについては、アスファルト舗装全体として対策を講じる必要があるが、現時点では、路床、路盤も含めた舗装全体としてのわだち掘れ量を舗装の供用前に正確に予測する実用的な方法がなく、例えば、特許文献1、2にみられるとおり、既に発生してしまったわだち掘れの量を路面の性状調査によって事後に把握する技術が提案されているに過ぎない。 Regarding rutting caused by cause 1) above, countermeasures have been implemented in recent years thanks to the development of superior materials such as polymer-modified asphalt, and this has tended to be significantly reduced. On the other hand, for rutting caused by cause 2) above, measures must be taken for the entire asphalt pavement. However, at present, there is no practical method for accurately predicting the amount of rutting for the entire pavement, including the roadbed and subgrade, before the pavement is put into service. For example, Patent Documents 1 and 2 only propose technology for determining the amount of rutting that has already occurred after the fact by conducting a road surface property survey.

このようにアスファルト舗装の各層に生じる残留変形の累積としてのわだち掘れ量を正確に予測することが困難である要因としては、アスファルト舗装の構成と、アスファルト混合物の特性が大きく影響していると考えられる。すなわち、アスファルト舗装は、通常、アスファルト混合物からなる層と、その下に位置する路盤層及び路床層で構成されており、繰り返し載荷による残留変形は、各層の深さ方向の変形量の総和として現れる。このため、残留変形の累積によるわだち掘れ量を予測するには、アスファルト混合物からなる層のみならず、路盤、路床も含めた予測をする必要がある。 The difficulty in accurately predicting the amount of rutting, which is the cumulative residual deformation that occurs in each layer of asphalt pavement, is thought to be largely due to the structure of the asphalt pavement and the properties of the asphalt mixture. In other words, asphalt pavement is typically composed of a layer of asphalt mixture and the subgrade and roadbed layers underneath, and residual deformation due to repeated loading appears as the sum of the deformation amounts in the depth direction of each layer. Therefore, to predict the amount of rutting due to the cumulative residual deformation, it is necessary to make predictions that take into account not only the layer of asphalt mixture, but also the roadbed and roadbed.

また、アスファルトは温度により物性が大きく変化するので、残留変形の累積によるわだち掘れ量を予測するには温度の影響を考慮する必要があることも大きな要因である。すなわち、アスファルト舗装の表層は、太陽光や風雨などの影響を直接に受け、温まりやすく冷めやすいのに対し、それよりも下にある層は、表層からの熱が伝達するまでに時間が掛かるため、温まりにくく、冷めにくい。このため、一日単位でみても、アスファルト舗装には深さ方向に温度勾配が生じていると考えられ、季節の推移を勘案すると、アスファルト舗装の温度は一年を通じて大きく、かつ複雑に変化すると考えられる。わだち掘れ量を温度の影響を加味して予測するには、このように一年を通じて様々に変化する温度の影響をアスファルト舗装全体にわたって考慮に入れる必要があるが、そのようなことは、理論上は可能であっても、実際には極めて困難である。 Another major factor is that, because the physical properties of asphalt change significantly with temperature, the effects of temperature must be taken into account when predicting the amount of rutting caused by the accumulation of residual deformation. The surface layer of an asphalt pavement is directly affected by sunlight, wind, rain, etc., and heats up and cools down easily, whereas the layers below it take time for heat from the surface to be transmitted, making them slower to heat up and cool down. For this reason, even on a daily basis, a temperature gradient is thought to exist in the depth direction of the asphalt pavement, and when seasonal changes are taken into account, the temperature of the asphalt pavement is thought to change significantly and in complex ways throughout the year. To predict the amount of rutting taking the effects of temperature into account, it is necessary to take into account the effects of temperature, which changes in various ways throughout the year, across the entire asphalt pavement. However, while this is theoretically possible, it is extremely difficult in practice.

今後、規制緩和に伴い、大型トレーラの増加にみられる車両の大型化や車両数の増加が予想され、その結果、上記残留変形の累積によるわだち掘れの発生は増加するものと思われる。斯かる状況下、わだち掘れに対する有効な対策を講じる上でも、アスファルト舗装における残留変形の累積によるわだち掘れ量を、舗装の設計段階で予測することを可能にする実用的な方法が望まれる。 In the future, as regulations are relaxed, it is expected that the size and number of vehicles, as seen in the increase in large trailers, will increase, and as a result, the occurrence of rutting due to the accumulation of the above-mentioned residual deformation is likely to increase. Under these circumstances, in order to take effective measures against rutting, a practical method is needed that makes it possible to predict the amount of rutting caused by the accumulation of residual deformation in asphalt pavement at the pavement design stage.

特開2016-217084号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-217084 特開2020-190438号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-190438

本発明は、上記の状況に鑑み為されたもので、アスファルト舗装におけるわだち掘れ量を、温度の影響を考慮に入れて予測することを可能にする実用的な予測方法を提供することを課題とするものである。 The present invention was made in consideration of the above situation, and aims to provide a practical prediction method that makes it possible to predict the amount of rutting in asphalt pavement, taking into account the effects of temperature.

上記課題を解決すべく、鋭意研究と試行錯誤を重ねた結果、本発明者らは、想定された設計期間におけるアスファルト舗装のわだち掘れ量を予測するにあたり、前記設計期間を適宜の長さの部分期間に分割し、部分期間単位で、かつ、アスファルト舗装を構成する層ごとに、舗装の深さ方向の永久変形量を予測することに思い至った。しかも、その際、永久変形量を予測する当該層の当該部分期間に、予め類型化し単一化した「みなし層温度」を対応させることにより、過度の負担なしに、温度の影響を考慮に入れた状態で、層ごとに、かつ部分期間を単位として、永久変形量を予測することができることを見出した。アスファルト舗装全体としての、全設計期間における累積変形量を求めるには、部分期間単位で、かつ層ごとに求められた永久変形量を、全部分期間及び全層にわたって加算すれば良い。 After extensive research and trial and error to solve the above problem, the inventors came up with the idea of dividing the design period into subperiods of appropriate length and predicting the amount of permanent deformation in the depth direction of the pavement for each subperiod and for each layer that makes up the asphalt pavement. Furthermore, by associating a pre-categorized and unified "deemed layer temperature" with the subperiod of the layer for which permanent deformation is to be predicted, they discovered that it is possible to predict permanent deformation for each layer and for each subperiod without undue burden, while taking into account the effects of temperature. To calculate the cumulative deformation of the entire asphalt pavement over the entire design period, the permanent deformation calculated for each subperiod and for each layer can be added together for all subperiods and all layers.

すなわち、本発明は、アスファルト舗装のわだち掘れ量を予測する方法であって、
(ア)想定される交通荷重によって設計期間中に発生することが予測される舗装の深さ方向の永久変形量を、前記アスファルト舗装を構成する層ごとに、かつ、前記設計期間を構成する部分期間単位で求める工程、及び、
(イ)求められた永久変形量を、前記永久変形量を求めた全層について、かつ、前記永久変形量を求めた全部分期間について加算し、これを前記設計期間におけるわだち掘れ量の予測値とする工程を含み、
前記工程(ア)は、
(ウ)前記永久変形量を求める層のうち、求める永久変形量が温度の影響を受ける可能性のある層について、前記部分期間における当該層の平均温度が属する温度域に対して予め定められている代表温度を当該層の当該部分期間におけるみなし層温度とする工程と、
(エ)当該層の当該部分期間における永久変形量を求めるに際し、使用する材料定数及び/又は物性値として、当該みなし層温度での材料定数及び/又は物性値を用いる工程を有している、温度の影響を考慮したアスファルト舗装のわだち掘れ量の予測方法を提供することによって、上記課題を解決するものである。
That is, the present invention provides a method for predicting the amount of rutting in an asphalt pavement, comprising:
(A) determining the amount of permanent deformation in the depth direction of the pavement that is predicted to occur during the design period due to the expected traffic load for each layer constituting the asphalt pavement and for each partial period constituting the design period; and
(a) adding up the determined permanent deformation amounts for all layers for which the permanent deformation amounts have been determined and for all partial periods for which the permanent deformation amounts have been determined, and setting the resulting value as a predicted value for the amount of rutting in the design period;
The step (a)
(c) among the layers for which the permanent deformation amount is to be calculated, for a layer for which the amount of permanent deformation to be calculated may be affected by temperature, a step of setting a predetermined representative temperature for a temperature range to which the average temperature of the layer in the partial period belongs as the deemed layer temperature of the layer in the partial period;
(e) The above problem is solved by providing a method for predicting the amount of rutting in asphalt pavement that takes into account the effects of temperature, which includes a step of using material constants and/or physical property values at the assumed layer temperature as the material constants and/or physical property values to be used when calculating the amount of permanent deformation of the layer in the relevant partial period.

上記のとおり、本発明に係る予測方法においては、アスファルト舗装を構成する各層の各部分期間には、それぞれにおける平均温度に対応した単一のみなし層温度が対応づけられる。そして、永久変形量を層ごと、かつ、部分期間単位で求めるにあたっては、そのみなし層温度での材料定数及び/又は物性値が使用されるので、材料定数や物性値を温度ごとに細かく求める必要もなければ、日々複雑に変化する温度変化を考慮に入れた煩雑な計算をすることもなく、温度の影響を考慮に入れた状態で、予測される永久変形量を求めることができる。 As described above, in the prediction method of the present invention, a single deemed layer temperature corresponding to the average temperature at each partial period of each layer making up the asphalt pavement is associated with each partial period. Then, when calculating the amount of permanent deformation for each layer and for each partial period, the material constants and/or physical properties at that deemed layer temperature are used. This eliminates the need to calculate the material constants and physical properties in detail for each temperature, nor the need for complex calculations that take into account the complex daily changes in temperature. The predicted amount of permanent deformation can be calculated while taking into account the effects of temperature.

求める永久変形量が温度の影響を受ける可能性のある層の各部分期間における平均温度は、実測値を平均することによって求めても良いし、対象とする部分期間における平均気温などの気温データから求めるようにしても良い。気温データから求める場合には、設計対象であるアスファルト舗装が施工される予定地域の気温データを用いるのが好ましいことはいうまでもない。 The average temperature for each partial period of a layer whose permanent deformation may be affected by temperature can be determined by averaging actual measurements, or it can be determined from temperature data such as the average temperature for the partial period in question. When determining the temperature data, it is, of course, preferable to use temperature data for the area where the asphalt pavement being designed will be constructed.

好適な一態様において、設計期間を構成する前記部分期間は、暦上の月を単位とする期間である。アスファルト舗装の設計期間は、通常、年単位であり、複数年に及ぶことが多い。設計期間が複数年に及ぶ場合には、例えば、1年目の1月と、後続する次年の1月とは部分期間としては同等と考えられ、2月、3月等についても同様であるから、設計期間が複数年に及ぶ場合には、1月なら1月、2月なら2月と、月単位でまとめて一つの部分期間又は部分期間群としても良い。 In a preferred embodiment, the partial periods that make up the design period are periods measured in calendar months. The design period for asphalt pavement is typically measured in years, and often spans multiple years. When the design period spans multiple years, for example, January of the first year and January of the following year are considered equivalent partial periods, and the same is true for February, March, etc. Therefore, when the design period spans multiple years, January and February can be grouped together in monthly units to form a single partial period or group of partial periods.

好適な他の一態様において、予測される永久変形量は下記式(4)に基づいて、層ごとに、かつ、部分期間ごとに求められる;
上記式において各記号の意味は以下のとおりである;
i:永久変形量を求める層の番号(i=1,2,3・・)
m:永久変形量を求める部分期間の番号(m=1,2,3・・・)
(i,m):i層について、部分期間mにおいて予測される永久変形量
Tim:i層の部分期間mにおけるみなし層温度
α(i,Tim)、β(i,Tim):みなし層温度Timにおけるi層の材料定数
:部分期間mにおいて想定される通過輪数(回)
εe(i,m):部分期間mにおいてi層に生じる弾性ひずみ
hi:i層の層厚(mm)。
In another preferred embodiment, the predicted permanent deformation is calculated for each layer and for each partial period based on the following formula (4):
In the above formula, the meanings of each symbol are as follows:
i: Layer number for which permanent deformation is to be calculated (i = 1, 2, 3, etc.)
m: Partial period number for which permanent deformation is to be calculated (m = 1, 2, 3, ...)
R (i,m) : Amount of permanent deformation predicted for layer i in partial period m Tim: Deemed layer temperature for layer i in partial period m α (i,Tim) , β (i,Tim) : Material constants for layer i at deemed layer temperature Tim Nm : Number of passing revolutions (times) expected in partial period m
ε e (i, m) : Elastic strain occurring in layer i in partial period m hi : Layer thickness of layer i (mm).

上記のとおり、R(i,m)は、層iごとに、かつ、部分期間mごとに求められた永久変形量の予測値であるので、これを全層、かつ全部分期間について加算すれば、わだち掘れ量の予測値が得られる。 As described above, R (i, m) is the predicted value of the permanent deformation amount obtained for each layer i and for each partial period m, so by adding these values for all layers and all partial periods, the predicted value of the rutting amount can be obtained.

さらに、好適な他の一態様において、本発明に係る予測方法は、予測される舗装の深さ方向の永久変形量を、前記アスファルト舗装を構成する層ごとに、かつ、みなし層温度を同じくする1又は2以上の部分期間をまとめて一群とした部分期間群単位で求める工程を有しており、求められた永久変形量を、前記永久変形量を求めた全層について、かつ、前記永久変形量を求めた全部分期間群について加算することによって、設計期間におけるわだち掘れ量の予測値とする工程を有している。 In another preferred embodiment, the prediction method of the present invention includes a step of determining the predicted amount of permanent deformation of the pavement in the depth direction for each layer constituting the asphalt pavement and for each partial period group, which is a group of one or more partial periods having the same assumed layer temperature, and a step of adding up the determined amounts of permanent deformation for all layers for which the amounts of permanent deformation have been determined and for all partial period groups for which the amounts of permanent deformation have been determined, to obtain a predicted value for the amount of rutting in the design period.

上記態様において、アスファルト舗装を構成する層ごと、かつ、部分期間群ごとの予測される永久変形量は、下記式(7)に基づいて求められる;
上記式において各記号の意味は以下のとおりである;
i:永久変形量を求める層の番号(i=1,2,3・・)
r:永久変形量を求める部分期間群の番号(r=1,2,3・・・)
(i,r):i層について、部分期間群rにおいて予測される永久変形量
Tir:i層の部分期間群rにおけるみなし層温度
α(i,Tir)、β(i,Tir):みなし層温度Tirにおけるi層の材料定数
:部分期間群rにおいて想定される通過輪数(回)
εe(i,r):部分期間群rにおいてi層に生じる弾性ひずみ
hi:i層の層厚(mm)。
In the above aspect, the predicted permanent deformation amount for each layer constituting the asphalt pavement and for each partial period group is calculated based on the following formula (7):
In the above formula, the meanings of each symbol are as follows:
i: Layer number for which permanent deformation is to be calculated (i = 1, 2, 3, etc.)
r: Partial period group number for which permanent deformation is to be calculated (r = 1, 2, 3, ...)
R (i,r) : Amount of permanent deformation predicted for layer i in partial period group r. Tir: Deemed layer temperature for layer i in partial period group r. α (i,Tir) , β (i,Tir) : Material constants for layer i at deemed layer temperature Tir. Nr : Number of passing revolutions (times) expected in partial period group r.
ε e (i, r) : Elastic strain occurring in layer i in sub-period group r hi: Layer thickness of layer i (mm).

好適な他の一態様において、本発明に係る予測方法は、予測される舗装の深さ方向の永久変形量を、前記アスファルト舗装を構成する層ごとに、かつ、対応する全ての層同士でみなし層温度が同じである1又は2以上の部分期間をまとめて一群とした温度条件群ごとに求める工程を有しており、求められた永久変形量を、前記永久変形量を求めた全層について、かつ、前記永久変形量を求めた全温度条件群について加算することによって、わだち掘れ量の予測値とする工程を有している。 In another preferred aspect, the prediction method of the present invention includes a step of determining the predicted amount of permanent deformation in the depth direction of the pavement for each layer constituting the asphalt pavement and for each temperature condition group, which is a group consisting of one or more partial periods in which the deemed layer temperature is the same for all corresponding layers, and a step of calculating the predicted amount of rutting by adding up the determined permanent deformation amounts for all layers for which the permanent deformation amounts were determined and for all temperature condition groups for which the permanent deformation amounts were determined.

好適な一態様において、予測される永久変形量は、温度条件群ごとに、全層について、下記式(10)に基づいて求められる;
上記式において各記号の意味は以下のとおりである;
i:永久変形量を求める層の番号(i=1,2,3・・)
n:永久変形量を求める層の総数
p:温度条件群の番号(r=1,2,3・・・)
Rp:予測される永久変形量の温度条件群pに属する全部分期間おける全層についての総和
α(i,p)、β(i,p):温度条件群pに属する全部分期間おけるi層の材料定数
N:設計期間における想定される総通過輪数(回)
γ:温度条件群pに属する全部分期間が設計期間に占める時間的割合(%)
εe(i,p):温度条件群pに属する部分期間においてi層に生じる弾性ひずみ
hi:i層の層厚(mm)。
In a preferred embodiment, the predicted permanent deformation amount is calculated for all layers for each temperature condition group based on the following formula (10):
In the above formula, the meanings of each symbol are as follows:
i: Layer number for which permanent deformation is to be calculated (i = 1, 2, 3, etc.)
n: total number of layers for which permanent deformation is to be calculated p: temperature condition group number (r = 1, 2, 3, ...)
Rp: The sum of the predicted permanent deformation amount for all layers in all partial periods belonging to temperature condition group p α (i,p) , β (i,p) : Material constants of layer i in all partial periods belonging to temperature condition group p N: Total number of passes (times) expected in the design period
γ p : The time ratio (%) of all partial periods belonging to temperature condition group p to the design period
ε e (i, p) : Elastic strain occurring in layer i in a partial period belonging to temperature condition group p. hi: Layer thickness of layer i (mm).

予測される永久変形量を、全層について温度条件群ごとに求めた場合、わだち掘れ量の予測値は、下記式(11)で求められる;
上記式において各記号の意味は以下のとおりである;
R:予測される永久変形量
s:温度条件群の総数。
When the predicted permanent deformation amount is calculated for each temperature condition group for all layers, the predicted value of the rutting amount can be calculated by the following formula (11):
In the above formula, the meanings of each symbol are as follows:
R: Predicted permanent deformation amount s: Total number of temperature conditions.

本発明によれば、アスファルト舗装のわだち掘れ量を、温度の影響を考慮に入れて、過度な負担なしに、正確に予測することができるという利点が得られる。 The present invention has the advantage of being able to accurately predict the amount of rutting in asphalt pavement, taking into account the effects of temperature, without undue burden.

FN試験で得られる載荷回数と永久ひずみの関係を示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between the number of loadings and permanent set obtained in an FN test. 永久ひずみεと弾性ひずみεとの比と載荷回数の関係をプロットしたグラフである。1 is a graph plotting the relationship between the ratio of permanent strain ε p to elastic strain ε e and the number of loadings.

本発明に係るわだち掘れ量の予測方法は、想定される交通荷重によって設計期間中に発生することが予測される舗装の深さ方向の永久変形量を、アスファルト舗装を構成する層ごとに、かつ、前記設計期間を構成する部分期間単位で求める工程(ア)と、求められた永久変形量を、前記永久変形量を求めた全層について、かつ、前記永久変形量を求めた全部分期間について加算し、これを前記設計期間におけるわだち掘れ量の予測値とする工程(イ)を含んでいる。 The method for predicting the amount of rutting according to the present invention includes the steps of (a) determining the amount of permanent deformation in the depth direction of the pavement that is predicted to occur during a design period due to anticipated traffic loads for each layer that constitutes the asphalt pavement and for each partial period that constitutes the design period, and (b) adding up the determined amounts of permanent deformation for all layers and for all partial periods for which the amounts of permanent deformation were determined, and calculating the resulting amount as the predicted amount of rutting for the design period.

<アスファルト舗装の層構成>
本発明に係る予測方法が対象とするアスファルト舗装の層構成の一例を示せば下記表1のとおりである。
<Layer structure of asphalt pavement>
An example of the layer structure of an asphalt pavement targeted by the prediction method according to the present invention is shown in Table 1 below.

表1に示したとおり、例示したアスファルト舗装は、舗装表面から順に、表層、中間層、基層、路盤、路床の5層から構成されている。路盤は、使用される材料によってアスファルト安定処理層、粒度調整砕石層(上層路盤)、及びクラッシャラン層(下層路盤)の3層に細分され、アスファルト舗装を構成する層としては、合計7層ということになる。 As shown in Table 1, the example asphalt pavement is composed of five layers, starting from the pavement surface: surface layer, intermediate layer, base layer, roadbed, and subgrade. The roadbed is further divided into three layers depending on the materials used: asphalt stabilized layer, graded crushed stone layer (upper roadbed), and crushed run layer (lower roadbed), for a total of seven layers that make up the asphalt pavement.

アスファルト舗装を構成する複数の層についての層分けの仕方は表1に記載されたものに限られるわけではないが、永久変形量を層ごとに求める都合上、想定される輪荷重に対する応答が異なるであろうと予測される材料で構成される層は、別の層として区別するのが良い。また、永久変形量を層ごとに、かつ部分期間単位で求めるに際しては、その層の当該部分期間における温度の影響が加味されるので、同じ材料で構成される層であっても、表層からの深さが異なり、部分期間における平均温度が有意に異なるであろうと予測される部分同士は別の層として区別するのが良い。 The method of dividing the multiple layers that make up an asphalt pavement is not limited to that described in Table 1, but because permanent deformation is calculated for each layer, it is best to classify layers made of materials that are predicted to have a different response to the expected wheel load as separate layers. Furthermore, when calculating permanent deformation for each layer and for each partial period, the effect of the temperature of that layer during that partial period is taken into account. Therefore, even if layers are made of the same material, it is best to classify parts that are at different depths from the surface and where the average temperature during the partial period is predicted to be significantly different as separate layers.

<部分期間>
一方、設計期間を構成する部分期間としては、例えば、設計期間を暦上の各月の長さで分割した部分期間が挙げられる。暦上の月を部分期間とした場合、設計期間が1年の場合には、当該設計期間は1月から12月までの12の部分期間から構成されることになり、設計期間が1年未満又は1年超に及ぶ場合には、当該設計期間は、当該設計期間を構成する月数の部分期間で構成されることになる。設計期間が複数年に及ぶ場合には、同一条件下での1年が繰り返されることになると考えられるので、例えば、各年の1月は部分期間としては同等と考えられ、2月、3月等についても同様であるから、上述したとおり、1月なら1月、2月なら2月と、月単位でまとめて一つの部分期間又は部分期間群としても良い。
<Partial period>
On the other hand, partial periods constituting a design period include, for example, partial periods obtained by dividing the design period by the length of each calendar month. If the partial periods are calendar months, then if the design period is one year, the design period will be composed of 12 partial periods from January to December. If the design period is less than one year or longer than one year, the design period will be composed of partial periods equal to the number of months that make up the design period. If the design period spans multiple years, it is considered that one year will be repeated under the same conditions. Therefore, for example, January of each year is considered to be an equivalent partial period, and the same is true for February, March, etc. Therefore, as described above, January and February may be grouped together as a single partial period or group of partial periods, with each month being January and February, respectively.

ただし、部分期間は暦上の月に限られるものではなく、暦上の各月の長さで1月から12月までの部分期間に分割する代わりに、1年を12等分して、365日/12を各部分期間の長さとしても良いし、その他、任意の長さの部分期間を任意の数だけ設定しても良い。 However, partial periods are not limited to calendar months. Instead of dividing partial periods from January to December based on the length of each calendar month, a year can be divided into 12 equal parts, with each partial period being 365 days/12, or any number of partial periods of any length can be set.

とはいえ、部分期間の長さが余りに短いと、永久変形量を求める際の手間が過大となり、実用性に欠ける恐れがあるので好ましくない。また、逆に、部分期間の長さが余りに長いと、温度の影響を考慮する上で誤差が大きくなり、正確な予測ができなくなる恐れがあるので好ましくない。各部分期間の長さは短くとも一週間以上であるのが好ましく、長くとも3月以下とするのが良いが、暦上の月を部分期間とするのが簡便で最も好ましい。 However, if the length of the partial period is too short, the effort required to calculate the amount of permanent deformation will be excessive, which may make it impractical, and is therefore undesirable. Conversely, if the length of the partial period is too long, this is also undesirable, as it may result in large errors when considering the effects of temperature, making accurate predictions impossible. The length of each partial period should preferably be at least one week, and at most three months, but it is most convenient and most preferable to use calendar months as partial periods.

<予測される永久変形量>
対象とするアスファルト舗装の層構成と、設計期間と、設計期間を構成する部分期間に基づいて、層ごとに、かつ部分期間単位で、予測される永久変形量を求める方法には特段の制限はなく、予測される永久変形量を層ごとに、かつ部分期間単位で求めることができる限りどのような方法を用いても良いが、例えば、「舗装工学ライブラリー7 舗装工学の基礎」、公益社団法人土木学会、2012年3月、第76頁に記載されている下記式(1)に基づくのが好適である。
上記式(1)において、εは永久ひずみ、Nは通過輪数、εは弾性ひずみ、α、βは材料定数である。
<Predicted permanent deformation>
There are no particular limitations on the method for calculating the predicted permanent deformation for each layer and for each partial period based on the layer structure of the asphalt pavement in question, the design period, and the partial periods that make up the design period. Any method may be used as long as it is possible to calculate the predicted permanent deformation for each layer and for each partial period. However, it is preferable to use, for example, the following formula (1) described in "Pavement Engineering Library 7: Fundamentals of Pavement Engineering," Japan Society of Civil Engineers, March 2012, page 76.
In the above formula (1), ε p is the permanent strain, N is the number of passing wheels, ε e is the elastic strain, and α and β are material constants.

永久ひずみεに、層iの層厚hiを乗算すると層iの永久変形量Riを求めることができる。永久ひずみεは上記式(1)で表されるので、層iの永久変形量Riは下記式(2)によって求められる。
上記式(2)において、αi、βiは、層iを構成する材料の材料定数であり、繰り返し三軸試験などの材料試験によって得られる載荷回数と永久ひずみの関係に基づいて求めることができる。ただし、材料定数αi、βiは、通常、温度に依存するので、温度の影響を考慮した上で永久変形量Riを求めるには、αi、βiの値として、層iの温度に対応したαi、βiの値を用いる必要がある。εeiは層iの弾性ひずみである。
The permanent deformation Ri of layer i can be calculated by multiplying the permanent deformation ε p by the thickness hi of layer i. Since the permanent deformation ε p is expressed by the above formula (1), the permanent deformation Ri of layer i can be calculated by the following formula (2).
In the above formula (2), αi and βi are material constants of the material constituting layer i, and can be calculated based on the relationship between the number of loadings and permanent strain obtained from material tests such as cyclic triaxial tests. However, since the material constants αi and βi usually depend on temperature, in order to calculate the permanent deformation Ri while taking into account the effect of temperature, it is necessary to use the values of αi and βi corresponding to the temperature of layer i. εei is the elastic strain of layer i.

<みなし層温度>
上述のとおり、層iの材料定数αi、βiは、温度に依存する材料定数であるが、アスファルト舗装を構成する各層の温度は、層ごとに異なり、かつ日々変化し、一日単位でみても昼間と夜間では異なるのが普通である。したがって、この複雑に変化する各層の温度を考慮に入れて、層iの材料定数αi、βiを求めることは現実的でない。そこで、本発明においては、層iの温度として、みなし層温度Timを用いることとした。
<Deemed layer temperature>
As mentioned above, the material constants αi and βi of layer i are temperature-dependent material constants. However, the temperature of each layer that makes up the asphalt pavement varies from layer to layer, changes daily, and is usually different between day and night even on a daily basis. Therefore, it is not realistic to determine the material constants αi and βi of layer i taking into account the complex changes in the temperature of each layer. Therefore, in this invention, the assumed layer temperature Tim is used as the temperature of layer i.

すなわち、みなし層温度Timとは、永久変形量を求める層iの部分期間mにおける平均温度に基づいて定められる温度であって、前記平均温度が属する温度域に対して予め定められている代表温度を当該層の当該部分期間におけるみなし層温度Timとしたものである。予め設定されている温度域と、同じく予め設定されている代表温度との関係は、例えば、表2に示すとおりである。 In other words, the deemed layer temperature Tim is a temperature determined based on the average temperature of layer i during partial period m for which the amount of permanent deformation is being calculated, and a predetermined representative temperature for the temperature range to which the average temperature belongs is used as the deemed layer temperature Tim for that partial period. The relationship between the predetermined temperature range and the similarly predetermined representative temperature is, for example, as shown in Table 2.

例えば、層iの部分期間mにおける平均温度が22.0℃である場合、その平均温度が属する温度域は温度範囲が「~25.0℃以下」と設定されている第一温度域であるので、第一温度域に予め設定されている代表温度20℃がi層の部分期間mにおけるみなし層温度Timということになる。同様に、層iの部分期間mにおける平均温度が27.0℃である場合、その平均温度が属する温度域は「25.0℃超~35.0℃以下」の温度範囲を定める第二温度域であるので、第二温度域に予め定められている代表温度30℃が、層iの部分期間mにおけるみなし層温度Timということになる。同様に、その平均温度が「35.0℃超~45.0℃以下」の温度範囲を定める第三温度域に属する層と部分期間については、そのみなし層温度Timは40℃ということになる。 For example, if the average temperature in subperiod m of layer i is 22.0°C, the temperature range to which that average temperature belongs is the first temperature range, which is set to "up to 25.0°C," so the representative temperature of 20°C, which is preset for the first temperature range, is the deemed layer temperature Tim for subperiod m of layer i. Similarly, if the average temperature in subperiod m of layer i is 27.0°C, the temperature range to which that average temperature belongs is the second temperature range, which defines a temperature range of "greater than 25.0°C to 35.0°C," so the representative temperature of 30°C, which is preset for the second temperature range, is the deemed layer temperature Tim for subperiod m of layer i. Similarly, for a layer and subperiod whose average temperature belongs to the third temperature range, which defines a temperature range of "greater than 35.0°C to 45.0°C," the deemed layer temperature Tim is 40°C.

表2に示した温度域と代表温度は一例であり、温度域の数やそれぞれの温度範囲並びに代表温度は表2に示したものに限られない。25.0℃以下の温度範囲を2以上の温度域に分けても良いし、45.0℃を超える温度域を設定しても良く、例えば、0℃から10℃刻みで、50℃までの5つの温度域を設定しても良い。代表温度も、それぞれの温度域で、表2に記載されたものとは異なる代表温度を設定しても良いが、設定した温度範囲のほぼ中央値を代表温度として設定するのが好ましい。 The temperature ranges and representative temperatures shown in Table 2 are examples, and the number of temperature ranges, respective temperature ranges, and representative temperatures are not limited to those shown in Table 2. The temperature range of 25.0°C or less may be divided into two or more temperature ranges, or a temperature range above 45.0°C may be set. For example, five temperature ranges may be set from 0°C to 50°C in increments of 10°C. A different representative temperature may also be set for each temperature range from those listed in Table 2, but it is preferable to set approximately the midpoint of the set temperature range as the representative temperature.

なお、みなし層温度は、対象とするアスファルト舗装を構成する全層について求めても良いが、永久変形量を求める層のうち、求める永久変形量が温度の影響を受ける可能性のある層についてのみ、求めるようにするのが合理的である。例えば、表1の層構成でいえば、表層、中間層、基層、及びアスファルト安定処理層が、求める永久変形量が温度の影響を受ける可能性があるので、少なくとも、これらの層について、各部分期間におけるみなし層温度を求めるのが良い。 Note that while the deemed layer temperature may be calculated for all layers that make up the asphalt pavement in question, it is more reasonable to calculate it only for those layers for which the amount of permanent deformation is being calculated and for which the amount of permanent deformation may be affected by temperature. For example, in the layer structure shown in Table 1, the amount of permanent deformation that is being calculated for the surface layer, intermediate layer, base layer, and asphalt stabilized layer may be affected by temperature, so it is best to calculate the deemed layer temperature for at least these layers for each partial period.

一方、i層の部分期間mにおける平均温度は、適宜の方法で求めることができる。例えば、同一又はほぼ同様の気象条件であることが予想される地域に既に存在する同様の層構成を有するアスファルト舗装について、既に実測によって得られている平均温度データが存在するか、実測による平均温度データの取得が可能である場合には、実測された平均温度を用いれば良い。 On the other hand, the average temperature of layer i during partial period m can be determined by any appropriate method. For example, if there is already average temperature data obtained by actual measurements for asphalt pavement with a similar layer structure that already exists in an area where the same or similar weather conditions are expected, or if it is possible to obtain average temperature data by actual measurements, then the measured average temperature can be used.

実測された平均温度データがないか、実測で求めるのが困難である場合には、該当する地域の気温データから、「舗装設計便覧」、公益社団法人日本道路協会編、平成18年2月、113~118頁、「5-3-2 構造設計条件」に記載されている下記式(5.3.3)を用いて各層の各部分期間における平均舗装温度Mpを求めても良い。
上記式において、
Mp:月平均舗装温度(℃)
Ma:月平均気温(℃)
z:温度を推定しようとしている点の表層上面からの深さ(cm)。
If there is no actual measured average temperature data or it is difficult to obtain it by actual measurement, the average pavement temperature Mp for each layer in each partial period may be obtained from the temperature data for the relevant region using the following formula (5.3.3) described in "5-3-2 Structural Design Conditions" in the "Pavement Design Handbook," compiled by the Japan Road Association, February 2006, pp. 113-118.
In the above formula,
Mp: Monthly average pavement temperature (℃)
Ma: Monthly average temperature (℃)
z: Depth (cm) from the surface of the point at which the temperature is to be estimated.

なお、上記「舗装設計便覧」の上記箇所には、式(5.3.3)で用いられている記号の説明に続いて「ある層の平均温度は、その層(厚さ=h’)の上面からh’/3の位置で温度とする。したがって、ある層の平均温度は、路面からその層の上部までの深さに、h’/3を加えた値をzとする。」と記載されている。 Incidentally, in the above-mentioned section of the Pavement Design Handbook, after explaining the symbols used in formula (5.3.3), it states, "The average temperature of a certain layer is the temperature at a position h'/3 from the top surface of that layer (thickness = h'). Therefore, the average temperature of a certain layer is defined as the depth from the road surface to the top of that layer plus h'/3, which is z."

これに基づいて、ある想定された地域に、表1に示した層構成のアスファルト舗装を施工する場合について、各層の各部分期間における平均温度を求めた結果を示すと以下のとおりである。なお、部分期間は暦上の月を単位とする1月から12月までの12の部分期間とし、月平均気温Maは対象地域の公表されている過去5年間の月ごとの平均気温から求めた月平均気温を用いた。zとしては各層の上面の舗装表面からの深さに、その層の層厚の1/3を加えた値を用いた。なお、月平均気温Maを求める気温データは過去5年間のものに限られない。5年間よりも短い期間又は長い期間の月ごとの平均気温から求めた月平均気温Maを用いても良い。また、表1に示した層構成のうち、粒調砕石層、クラッシャラン層、及び路床は、求める永久変形量が温度の影響を受ける可能性が小さいと判断されたので、平均温度を求める層には加えていない。結果を表3に示す。 Based on this, the average temperatures for each layer during each subperiod were calculated for the case in which an asphalt pavement with the layer configuration shown in Table 1 was constructed in a certain hypothetical area. The subperiods were 12 subperiods, measured in calendar months from January to December, and the monthly mean temperature Ma was calculated from the published monthly mean temperatures for the target area over the past five years. The value z was calculated by adding one-third of the layer thickness to the depth from the pavement surface of the top surface of each layer. Note that the temperature data used to calculate the monthly mean temperature Ma is not limited to the past five years. It is also possible to use monthly mean temperatures Ma calculated from monthly mean temperatures over periods shorter or longer than five years. Of the layer configurations shown in Table 1, the fine-grained crushed stone layer, crushed ore layer, and subgrade were not included in the layers for which the average temperature was calculated, as it was determined that the permanent deformation of these layers was unlikely to be affected by temperature. The results are shown in Table 3.

表3に記載された各層の各部分期間における平均温度を表2の温度域と代表温度との関係に当て嵌め、みなし層温度を求めると下記表4のとおりである。 By applying the average temperatures for each partial period of each layer listed in Table 3 to the relationship between the temperature range and representative temperature in Table 2, the assumed layer temperatures are calculated as shown in Table 4 below.

<材料定数α、β>
各層の各部分期間におけるみなし層温度Timが求められると、DM試験(Dynamic Modulus試験)により求められる各舗装材料の弾性係数と、FN試験(Flow Number試験)により求められる載荷回数と(永久ひずみε/弾性ひずみε)の関係に基づいて、各層の各みなし層温度における材料定数α、βを求めることができる。
<Material constants α, β>
Once the assumed layer temperature Tim for each layer in each partial period is determined, the material constants α and β for each layer at each assumed layer temperature can be determined based on the relationship between the elastic modulus of each pavement material determined by the DM test (Dynamic Modulus test) and the number of loadings determined by the FN test (Flow Number test) (permanent strain ε p / elastic strain ε e ).

なお、DM試験とは、「AMPTを用いたアスファルト混合物の動弾性係数Eと塑性変形抵抗性の関係の検討」、土木学会第72回年次学術講演会、平成29年9月、講演番号V-008に記載されているとおり、三軸繰り返し圧縮試験であり、側面の3か所に変位計を取り付けた円筒形の供試体に一定のひずみが発生するように荷重を加え、応力とひずみから動弾性係数Eを求める試験である。また、FN試験とは、同じく「AMPTを用いたアスファルト混合物の動弾性係数Eと塑性変形抵抗性の関係の検討」、土木学会第72回年次学術講演会、平成29年9月、講演番号V-008に記載されているとおり、応力制御の繰り返し圧縮試験であり、繰り返し載荷した際に発生する塑性ひずみを測定することでクリープ曲線を得、塑性ひずみの変化率が減少から増加に変化するまでの載荷回数FNを求める試験である。 The DM test is a triaxial cyclic compression test, as described in "Study on the relationship between the dynamic modulus of elasticity E * and plastic deformation resistance of asphalt mixtures using AMPT," 72nd Annual Academic Conference of the Japan Society of Civil Engineers, September 2017, presentation number V-008. A load is applied to a cylindrical specimen with displacement meters attached to three points on its side to generate a certain strain, and the dynamic modulus of elasticity E * is calculated from the stress and strain. The FN test is a stress-controlled cyclic compression test, as described in "Study on the relationship between the dynamic modulus of elasticity E * and plastic deformation resistance of asphalt mixtures using AMPT," 72nd Annual Academic Conference of the Japan Society of Civil Engineers, September 2017, presentation number V-008. A creep curve is obtained by measuring the plastic strain generated during repeated loading, and the number of loadings FN until the rate of change of plastic strain changes from a decrease to an increase is calculated.

表5に実施したDM試験の条件を、表6に実施したFN試験の条件を示す。 Table 5 shows the conditions for the DM test, and Table 6 shows the conditions for the FN test.

なお、表5、表6において、試験温度20℃、30℃、40℃は表4に示した各層のみなし層温度に対応しており、表6における0.70MPaという載荷圧は輪荷重5.75tに相当し、将来予想される車両の大型化を考慮した載荷圧である。 In Tables 5 and 6, the test temperatures of 20°C, 30°C, and 40°C correspond to the assumed layer temperatures of each layer shown in Table 4, and the loading pressure of 0.70 MPa in Table 6 corresponds to a wheel load of 5.75 tons, a loading pressure that takes into account the expected increase in vehicle size in the future.

上述したDM試験によって、主として中間層又は基層に用いられるアスファルト混合物(材料甲)と、主として表層に用いられるアスファルト混合物(材料乙)と、アスファルト安定処理層の各温度における弾性係数を求めた。結果を表7に示す。 The DM test described above was used to determine the elastic modulus at each temperature for the asphalt mixture (Material A) primarily used for the intermediate or base layer, the asphalt mixture (Material B) primarily used for the surface layer, and the asphalt stabilized layer. The results are shown in Table 7.

表7において、粒度調整砕石及びクラッシャランの弾性係数は、「舗装設計便覧」、公益社団法人日本道路協会編、平成18年2月、113~118頁、「5-3-2 構造設計条件」の第117頁、表-5.3.1に記載されている値を転記したものである。また、路床に関しては、上記「舗装設計便覧」の第114頁に路床の弾性係数について、「CBR値が求められている場合は、通常、式(5.3.1)から弾性係数を推定する」として、弾性係数E=10CBRなる式が挙げられていることに基づき、想定している路床の設計CBRが12であるので、その10倍である120とした。また、これら粒度調整砕石、クラッシャラン、路床は、アスファルトを含まない舗装材料であるので、その弾性係数は温度によらず一定とした。 In Table 7, the elastic modulus of graded crushed stone and crusher run is a transcription of the values listed in "Pavement Design Handbook," compiled by the Japan Road Association, February 2006, pages 113-118, and in "5-3-2 Structural Design Conditions," page 117, Table 5.3.1. Regarding the subgrade, page 114 of the Pavement Design Handbook states, "When the CBR value is known, the elastic modulus is usually estimated from equation (5.3.1)," and lists the formula elastic modulus E = 10CBR. Based on this, and since the design CBR of the assumed subgrade is 12, we set the elastic modulus to 120, which is 10 times that. Furthermore, because these graded crushed stone, crusher run, and subgrade are pavement materials that do not contain asphalt, their elastic modulus was assumed to be constant regardless of temperature.

また、材料甲について、試験温度40℃で行ったFN試験の結果を図1に示す。図1に示すとおり、FN試験では、載荷圧0.70MPaでの載荷回数Nと、そのときに発生する永久ひずみεとの関係が求められる。 The results of the FN test conducted on Material A at a test temperature of 40°C are shown in Figure 1. As shown in Figure 1, the FN test determines the relationship between the number of loading cycles N at a loading pressure of 0.70 MPa and the permanent strain εp that occurs at that time.

一方、弾性ひずみεは、FN試験時に付与した載荷圧σ(0.7MPa)と、上記DM試験で求められた各材料の弾性係数Eとから、ε=σ/Eとして求められるから、これらε、N、εの関係と、先に示した式(1)に基づいて、DM試験及びFN試験に供した材料の材料定数α、βを求めることができる。 On the other hand, the elastic strain εe can be calculated as εe = σ/E from the loading pressure σ (0.7 MPa) applied during the FN test and the elastic modulus E of each material calculated in the DM test. Therefore, the material constants α and β of the materials used in the DM test and FN test can be calculated based on the relationship between εp , N, and εe and the formula (1) shown above.

すなわち、式(1)は下記のとおりである。
これを変形すると下記式(3)となる。
ε/εを縦軸に、Nを横軸に、双方とも対数目盛でプロットし、その近似曲線式を求めると、例えば、図2に示すとおり、近似曲線式y=2.5663x0.1692が得られる。この近似曲線式はε/ε=αNβと対応しているので、この例における材料定数、すなわち、材料甲の40℃での材料定数α、βは、それぞれα=2.5663、β=0.1692として求められる。
That is, equation (1) is as follows:
This can be transformed into the following equation (3).
When ε pe is plotted on the vertical axis and N on the horizontal axis, both on a logarithmic scale, and the approximate curve equation is calculated, the approximate curve equation y = 2.5663 x 0.1692 is obtained, for example, as shown in Figure 2. This approximate curve equation corresponds to ε pe = αN β , and therefore the material constants in this example, i.e., the material constants α and β of Material A at 40°C, can be calculated as α = 2.5663 and β = 0.1692, respectively.

上記のようにして、温度及び材料を変えてDM試験及びFN試験を行い、求められた各材料の各温度での材料定数α、βを示すと下記表8に示すとおりである。 As described above, DM tests and FN tests were performed at different temperatures and with different materials, and the material constants α and β determined for each material at each temperature were shown in Table 8 below.

なお、材料定数α、βに関しては、文献記載値がある場合には、その値を使用することもできる。特に、温度が大きく影響しないと考えられる路床、路盤については、何度における材料定数であるのかを意識する必要がないので、文献記載値を使用する利点は大きい。例えば、路盤に用いる粒状材料である粒度調整砕石やクラッシャランに関しては、「舗装工学ライブラリー7 舗装工学の基礎」、公益社団法人土木学会、2012年3月、第77頁、例題3.13に記載されている粒状材料についての材料定数α、βの値を用いても良く、路床に関しては、同じく「舗装工学ライブラリー7 舗装工学の基礎」、公益社団法人土木学会、2012年3月、第77頁、表3.7に記載されている礫質土の材料定数α、βの値を用いても良い。 For the material constants α and β, if literature values are available, those values can also be used. For roadbeds and subgrades, where temperature is not thought to have a significant effect, there is a particular advantage to using literature values, as there is no need to be concerned about the temperature at which the material constants are used. For example, for granular materials such as sized crushed stone and crusher run, which are used in roadbeds, the material constants α and β for granular materials listed in "Pavement Engineering Library 7: Fundamentals of Pavement Engineering," Japan Society of Civil Engineers, March 2012, page 77, Example 3.13 may be used. For roadbeds, the material constants α and β for gravelly soil listed in "Pavement Engineering Library 7: Fundamentals of Pavement Engineering," Japan Society of Civil Engineers, March 2012, page 77, Table 3.7 may be used.

<弾性ひずみε
アスファルト舗装の各層に生じる弾性ひずみεは、例えば、「舗装工学ライブラリー3 多層弾性理論による舗装構造解析入門」、公益社団法人土木学会、2005年4月、第69~94頁)にその操作方法とともに紹介されている、多層弾性理論に基づく舗装構造解析プログラム「GAMES」を用いて求めることができる。すなわち、記載されている「GAMES」の操作方法に従って、温度、各層の弾性係数、ポアソン比、路床厚、層間すべり率、載荷条件等の必要とされる解析条件を設定し、プログラムを実行することによってアスファルト舗装の各層に生じる弾性ひずみεを求めることができる。
<Elastic strain ε e >
The elastic strain εe generated in each layer of asphalt pavement can be determined using the pavement structure analysis program "GAMES," which is based on the multilayer elastic theory and is introduced, along with its operating method, in "Pavement Engineering Library 3: Introduction to Pavement Structural Analysis Using Multilayer Elastic Theory," Japan Society of Civil Engineers, April 2005, pp. 69-94. In other words, the elastic strain εe generated in each layer of asphalt pavement can be determined by setting the required analysis conditions, such as temperature, elastic modulus of each layer, Poisson's ratio, subgrade thickness, interlayer slippage, and loading conditions, and then running the program according to the operating method of "GAMES."

温度としては、例えば、みなし層温度である20℃、30℃、又は40℃、弾性係数としては、先に表7に示した値、路床厚としては例えば標準的な100cm、層間すべり率としては、アスファルト混合物間はタックコートにより接着されているので「0」、アスファルト混合物と路盤間、路盤と路盤間、路盤と路床間は、いずれも未接着であるので「0.99」、載荷条件としては、例えば、予想される車両の大型化を念頭においた56.35kNを設定すれば良い。また、各材料のポアソン比は、「舗装設計便覧」、公益社団法人日本道路協会編、平成18年2月、113~118頁、「5-3-2 構造設計条件」の第117頁、表-5.3.1に記載されている値を用いることができる。 The temperature can be, for example, the assumed layer temperature of 20°C, 30°C, or 40°C. The modulus of elasticity can be the value shown in Table 7. The subgrade thickness can be, for example, a standard 100 cm. The interlayer slip ratio can be "0" because the asphalt mixture is bonded with a tack coat, and "0.99" because the asphalt mixture and the subbase, the subbase and the subbase, and the subbase and the subgrade are all unbonded. The loading condition can be set to, for example, 56.35 kN, taking into account the expected increase in vehicle size. The Poisson's ratio for each material can be the value listed in the "Pavement Design Handbook," compiled by the Japan Road Association, February 2006, pp. 113-118, or in "5-3-2 Structural Design Conditions," page 117, Table 5.3.1.

<部分期間の長さ>
一方、部分期間の長さは通過輪数N、すなわち輪荷重の作用回数に反映される。例えば、設計期間が12の部分期間から構成されている場合には、設計期間に想定される全通過輪数の1/12を部分期間における通過輪数とすることによって部分期間の長さが反映される。
<Length of partial period>
On the other hand, the length of a partial period is reflected in the number of passing wheels N, i.e., the number of times the wheel load acts. For example, if the design period is composed of 12 partial periods, the length of the partial period is reflected by setting the number of passing wheels in the partial period to 1/12 of the total number of passing wheels expected in the design period.

<層ごとの部分期間単位での永久変形量>
上記のようにして、各層の各みなし層温度における材料定数α、β、各層の弾性ひずみεが分かると、層iの部分期間mにおける永久変形量は下記式(4)によって求めることができる。
上記式において各記号の意味は以下のとおりである;
i:永久変形量を求める層の番号(i=1,2,3・・)
m:永久変形量を求める部分期間の番号(m=1,2,3・・・)
(i,m):i層について、部分期間mにおいて予測される永久変形量
Tim:i層の部分期間mにおけるみなし層温度
α(i,Tim)、β(i,Tim):みなし層温度Timにおけるi層の材料定数
:部分期間mにおいて想定される通過輪数(回)
εe(i,m):部分期間mにおいてi層に生じる弾性ひずみ
hi:i層の層厚(mm)。
<Permanent deformation for each story in partial periods>
As described above, when the material constants α and β of each layer and the elastic strain ε e of each layer at each assumed layer temperature are known, the permanent deformation amount of layer i in partial period m can be calculated by the following equation (4).
In the above formula, the meanings of each symbol are as follows:
i: Layer number for which permanent deformation is to be calculated (i = 1, 2, 3, etc.)
m: Partial period number for which permanent deformation is to be calculated (m = 1, 2, 3, ...)
R (i,m) : Amount of permanent deformation predicted for layer i in partial period m Tim: Deemed layer temperature for layer i in partial period m α (i,Tim) , β (i,Tim) : Material constants for layer i at deemed layer temperature Tim Nm : Number of passing revolutions (times) expected in partial period m
ε e (i, m) : Elastic strain occurring in layer i in partial period m hi : Layer thickness of layer i (mm).

<予測されるわだち掘れ量>
上記層iの部分期間mにおける予測される永久変形量R(i,m)を、全層、及び全部分期間について加算することによって、わだち掘れ量の予測値Rを求めることができる。すなわち、下記式(5)又は下記式(6)によって、わだち掘れ量の予測値Rを求めることができる。
ただし、上記式(5)(6)において、nは層iの総数、uは部分期間mの総数である。
<Predicted amount of rutting>
The predicted permanent deformation R (i, m) in the partial period m of the layer i is added together for all layers and all partial periods to obtain the predicted rutting amount R. That is, the predicted rutting amount R can be obtained by the following formula (5) or (6).
In the above formulas (5) and (6), n is the total number of layers i, and u is the total number of partial periods m.

上述したとおり、本発明に係る予測方法においては、設計期間を構成する複数の部分期間ごとに各層のみなし層温度を求め、各層の各部分期間におけるみなし層温度Timでの各材料の材料定数α、βや、同じく、各層の各部分期間におけるみなし層温度Timでの各材料の弾性係数Eといった物性値を使用して、層ごとに、かつ、部分期間単位で予測される永久変形量を求めるにようにしているので、過度の手間暇や膨大な計算を必要とすることなく、通常、想定される範囲内の労力と時間で、温度による影響を考慮に入れた上で、わだち掘れ量の予測値を求めることができるという利点が得られる。 As described above, the prediction method of the present invention determines the deemed layer temperature for each layer for each of the multiple sub-periods that make up the design period, and uses physical properties such as the material constants α and β of each material at the deemed layer temperature Tim in each sub-period for each layer, and the elastic modulus E of each material at the deemed layer temperature Tim in each sub-period for each layer, to determine the predicted amount of permanent deformation for each layer and for each sub-period. This has the advantage of allowing the predicted amount of rutting to be determined while taking into account the effects of temperature, within the normally expected range of effort and time, without requiring excessive time and effort or extensive calculations.

なお、上述した例では、予測される永久変形量を層ごとに、かつ部分期間単位で求めるようにしたが、みなし層温度を同じくする1又は2以上の部分期間をまとめて一群とした部分期間群を設定し、層ごとに、かつ部分期間群ごとに予測される永久変形量を求めるようにしても良い。 In the above example, the predicted amount of permanent deformation was calculated for each layer and for each partial period. However, it is also possible to set up a partial period group consisting of one or more partial periods with the same assumed layer temperature, and calculate the predicted amount of permanent deformation for each layer and for each partial period group.

この場合、層ごとに、かつ部分期間群ごとに予測される永久変形量は、下記式(7)に基づいて、層ごとに、かつ、部分期間群ごとに求められる。
上記式において各記号の意味は以下のとおりである;
i:永久変形量を求める層の番号(i=1,2,3・・)
r:永久変形量を求める部分期間群の番号(r=1,2,3・・・)
(i,r):i層について、部分期間群rにおいて予測される永久変形量
Tir:i層の部分期間群rにおけるみなし層温度
α(i,Tir)、β(i,Tir):みなし層温度Tirにおけるi層の材料定数
:部分期間群rにおいて想定される通過輪数(回)
εe(i,r):部分期間群rにおいてi層に生じる弾性ひずみ
hi:i層の層厚(mm)。
In this case, the amount of permanent deformation predicted for each layer and for each partial period group is calculated for each layer and for each partial period group based on the following formula (7).
In the above formula, the meanings of each symbol are as follows:
i: Layer number for which permanent deformation is to be calculated (i = 1, 2, 3, etc.)
r: Partial period group number for which permanent deformation is to be calculated (r = 1, 2, 3, ...)
R (i,r) : Amount of permanent deformation predicted for layer i in partial period group r. Tir: Deemed layer temperature for layer i in partial period group r. α (i,Tir) , β (i,Tir) : Material constants for layer i at deemed layer temperature Tir. Nr : Number of passing revolutions (times) expected in partial period group r.
ε e (i, r) : Elastic strain occurring in layer i in sub-period group r hi: Layer thickness of layer i (mm).

予測されるわだち掘れ量を求めるには、層ごと、かつ部分期間群ごとに求められた永久変形量を、全層について、かつ、全部分期間群について加算すれば良い。
すなわち、下記式(8)又は下記式(9)によって、わだち掘れ量の予測値Rを求めることができる。
上記式(8)(9)において、nは層iの総数、vは部分期間群rの総数である(ただし部分期間群rの総数vは層によって異なる)。
To calculate the predicted amount of rutting, the permanent deformation amounts calculated for each layer and for each sub-period group are added together for all layers and for all sub-period groups.
That is, the predicted value R of the amount of rutting can be calculated by the following formula (8) or (9).
In the above formulas (8) and (9), n is the total number of layers i, and v is the total number of partial period groups r (however, the total number v of partial period groups r differs depending on the layer).

上記のように、みなし層温度を同じくする1又は2以上の部分期間をまとめて一群とした部分期間群ごとに永久変形量を求める場合には、層ごとに、かつ、部分期間ごとに永久変形量を求める場合に比べて、より少ない作業量で予測されるわだち掘れ量を求めることができるという利点が得られる。 As described above, when the amount of permanent deformation is calculated for each group of partial periods, which are groups of one or more partial periods with the same assumed layer temperature, the advantage is that the predicted amount of rutting can be calculated with less work than when the amount of permanent deformation is calculated for each layer and for each partial period.

さらに、上述した例では、予測される永久変形量を層ごとに、かつ部分期間単位又は部分期間群ごとに求めるようにしたが、対応する全ての層同士でみなし層温度が同じである1又は2以上の部分期間をまとめて一群とした温度条件群を設定し、層ごとに、かつ温度条件群ごとに予測される永久変形量を求めるようにしても良い。 Furthermore, in the above example, the predicted amount of permanent deformation was calculated for each layer and for each partial period or group of partial periods. However, it is also possible to set a group of temperature conditions, each group consisting of one or more partial periods in which the deemed layer temperature is the same for all corresponding layers, and calculate the predicted amount of permanent deformation for each layer and for each group of temperature conditions.

先に表4に示したみなし層温度を例に温度条件群を説明すれば以下のとおりである。 The temperature conditions are explained below using the assumed layer temperatures shown in Table 4 as an example.

上記のとおり、表9に示した例においては、1月~4月、10月~12月までの7か月の部分期間においては、表層、中間層、基層、及びAS安定処理層のみなし層温度はいずれも20℃であり、対応する全ての層同士でみなし層温度が同じであるので、これを一つの温度条件群Aとしている。 As mentioned above, in the example shown in Table 9, during the seven-month partial periods from January to April and October to December, the deemed layer temperatures of the surface layer, middle layer, base layer, and AS stabilization layer are all 20°C, and since the deemed layer temperatures are the same for all corresponding layers, this is considered to be one temperature condition group A.

しかし、4月と5月を比べると、基層とAS安定処理層のみなし層温度は双方とも20℃で同じであるが、表層と中間層に関しては、4月のみなし層温度は20℃であるが、5月のみなし層温度は30℃であり、対応する全ての層同士でみなし層温度が同じであるとはいえない。したがって、5月は温度条件群Aとは異なる温度条件群Bとしている。対応する全ての層において、みなし層温度が5月と同じ月は他にないので、5月は単独で温度条件群Bを構成している。 However, when comparing April and May, the deemed layer temperatures for the base layer and AS stabilized layer are both the same at 20°C, but for the surface and intermediate layers, the deemed layer temperature in April is 20°C, but in May it is 30°C, so it cannot be said that the deemed layer temperatures are the same for all corresponding layers. Therefore, May is classified as temperature condition group B, which is different from temperature condition group A. As there is no other month in which the deemed layer temperature is the same as May for all corresponding layers, May alone constitutes temperature condition group B.

6月、7月、9月は、表層、中間層、基層、及びAS安定処理層の全てにおいて、みなし層温度は30℃であり、対応する全ての層同士でみなし層温度が同じであるので、これらを一つの温度条件群Cとした。8月は、表層のみなし層温度が40℃である点で、他のいずれの月とも異なっているので、単独で温度条件群Dを構成している。 In June, July, and September, the deemed layer temperature was 30°C in all of the surface, middle, base, and AS stabilization layers, and the deemed layer temperature was the same for all corresponding layers, so these were grouped into one temperature condition group C. August differs from all other months in that the deemed layer temperature in the surface layer was 40°C, so it is grouped into temperature condition group D by itself.

各温度条件群における各層のみなし層温度と、各温度条件群が12か月に占める期間の割合は下記表10のようになる。 The assumed layer temperature for each layer in each temperature condition group and the percentage of the period each temperature condition group occupies in 12 months are shown in Table 10 below.

上述した温度条件群を用いる場合には、設計期間における想定される総通過輪数に、設計期間における各温度条件群が占める期間の割合を乗算することによって、各温度条件群における想定される通過輪数とすることができる。 When using the temperature condition groups described above, the expected number of passing wheels for each temperature condition group can be determined by multiplying the total expected number of passing wheels during the design period by the proportion of the period that each temperature condition group occupies during the design period.

上記温度条件群を用いる場合、予測される永久変形量は、温度条件群ごとに下記式(10)によって求めることができる。
上記式において各記号の意味は以下のとおりである。
i:永久変形量を求める層の番号(i=1,2,3・・)
n:永久変形量を求める層の総数
p:温度条件群の番号(r=1,2,3・・・)
Rp:予測される永久変形量の温度条件群pに属する全部分期間おける全層についての総和
α(i,p)、β(i,p):温度条件群pに属する全部分期間おけるi層の材料定数
N:設計期間における想定される総通過輪数(回)
γ:温度条件群pに属する全部分期間が設計期間に占める時間的割合(%)
εe(i,p):温度条件群pに属する部分期間においてi層に生じる弾性ひずみ
hi:i層の層厚(mm)。
When the above temperature condition groups are used, the predicted permanent deformation amount can be calculated for each temperature condition group by the following formula (10).
In the above formula, the meanings of the symbols are as follows:
i: Layer number for which permanent deformation is to be calculated (i = 1, 2, 3, etc.)
n: total number of layers for which permanent deformation is to be calculated p: temperature condition group number (r = 1, 2, 3, ...)
Rp: The sum of the predicted permanent deformation amount for all layers in all partial periods belonging to temperature condition group p α (i,p) , β (i,p) : Material constants of layer i in all partial periods belonging to temperature condition group p N: Total number of passes (times) expected in the design period
γ p : The time ratio (%) of all partial periods belonging to temperature condition group p to the design period
ε e (i, p) : Elastic strain occurring in layer i in a partial period belonging to temperature condition group p. hi: Layer thickness of layer i (mm).

わだち掘れ量の予測値を求めるには、下記式(11)に示すように、温度条件群ごとに求められた上記永久変形量Rpを全温度条件群について加算すれば良い。
上記式において各記号の意味は以下のとおりである。
R:予測される永久変形量
s:温度条件群の総数。
To obtain a predicted value of the amount of rutting, the permanent deformation Rp obtained for each temperature condition group may be added together for all temperature condition groups, as shown in the following formula (11).
In the above formula, the meanings of the symbols are as follows:
R: Predicted permanent deformation amount s: Total number of temperature conditions.

温度条件群という考え方を導入すると、部分期間を温度条件群に分けることによって、部分期間とみなし温度との関係を整理することができるので、層ごとに、かつ部分期間単位で永久変形量を求める場合に比べて、計算や作業が大幅に簡略化されるだけでなく、層ごとに、かつみなし層温度が同じである部分期間群ごとに永久変形量を求める場合に比べても、より省力化が期待できる。 By introducing the concept of temperature condition groups, the relationship between partial periods and assumed temperatures can be organized by dividing partial periods into temperature condition groups. This not only significantly simplifies calculations and work compared to calculating permanent deformation for each layer and for each partial period, but it is also expected to result in greater labor savings compared to calculating permanent deformation for each layer and for each partial period group with the same assumed layer temperature.

<わだち掘れ量の予測例1>
下記表11に示す層構成のアスファルト舗装について、層ごとに、かつ温度条件群ごとに永久変形量を求めることにより、予測わだち掘れ量を求めた。
<Example 1 of rutting prediction>
For the asphalt pavement having the layer configuration shown in Table 11 below, the amount of permanent deformation was determined for each layer and for each temperature condition group, thereby determining the predicted amount of rutting.

なお、施工場所は、先に表3に過去5年間の平均気温を示した場所と同じとし、温度域と代表温度の設定も表2と同じとしたので、温度条件群とその割合は上記表10に示すとおりである。 The construction location was the same as the location where the average temperatures for the past five years were shown in Table 3, and the temperature range and representative temperature were also set the same as in Table 2, so the temperature condition groups and their proportions are as shown in Table 10 above.

また、各材料の各温度における弾性係数は、先に表7に示した値を用い、材料甲、材料乙、及びアスファルト安定処理層の材料定数α、βに関しては、上記表8に示す値を用いた。粒度調整砕石、クラッシャラン、及び路床の材料定数α、βは、文献記載の値を基に、下記表12に記載した値を用い、温度に依らず一定とした。 The elastic modulus of each material at each temperature was determined using the values shown in Table 7, while the material constants α and β for Material A, Material B, and the asphalt stabilization layer were determined using the values shown in Table 8 above. The material constants α and β for the grading crushed stone, crusher run, and subgrade were determined using the values shown in Table 12 below, based on values found in literature, and were assumed to be constant regardless of temperature.

上述した舗装構造解析プログラム「GAMES」を用い、解析条件を上記と同様に設定し、各層の道路の深さ方向の弾性ひずみ量を、温度条件群別に求めた。結果を表13に示す。 Using the pavement structure analysis program "GAMES" mentioned above and setting the same analysis conditions as above, the amount of elastic strain in the depth direction of the road for each layer was determined for each temperature condition group. The results are shown in Table 13.

設計期間は25年とし、載荷圧は、将来的な車両の大型化を考慮して、0.70MPaとした。設計期間25年間の通過輪数は、「舗装設計便覧」、公益社団法人日本道路協会、2006年2月、第30頁の表-3.2.2に記載されている交通量区分N7の疲労破壊輪数=35,000,000回/10年に基づき、これを2.5倍することによって、87,500,000回/25年とした。 The design period is set at 25 years, and the load pressure is set at 0.70 MPa, taking into account future increases in vehicle size. The number of passing vehicles over the 25-year design period is based on the fatigue failure number for traffic volume category N7, which is listed in Table 3.2.2 on page 30 of the "Pavement Design Handbook," published by the Japan Road Association (a public interest incorporated association) in February 2006, at 35,000,000 passes/10 years, and is multiplied by 2.5 to arrive at 87,500,000 passes/25 years.

上記数値を用いて、式(10)及び式(11)に基づいて、わだち掘れ量の予測値を求めた。結果を表14に示す。 Using the above values, the predicted amount of rutting was calculated based on equations (10) and (11). The results are shown in Table 14.

<わだち掘れ量の予測例2>
施工後、既に9年4か月が経過し、実測値で最大17mmのわだち掘れが発生しているアスファルト舗装について、上記式(10)及び式(11)に基づいてわだち掘れ量の予測値を求め、実測値と比較した。なお、アスファルト舗装を構成する材料の材料定数α、β、及び弾性係数Eは、施工時に用いられたものと同じ材料を用いて求めた。対象としたアスファルト舗装の層構成を表15に示す。
<Example 2 of rutting prediction>
For an asphalt pavement that had been constructed 9 years and 4 months earlier and had rutting of up to 17 mm measured, the predicted rutting volume was calculated based on the above formulas (10) and (11) and compared with the measured value. The material constants α, β, and elastic modulus E of the materials that make up the asphalt pavement were calculated using the same materials as those used during construction. The layer structure of the asphalt pavement in question is shown in Table 15.

なお、施工場所は、先に表3に過去5年間の平均気温を示した場所と同じであったので、各層の月ごとの平均温度は表3に示した値と同じとした。また、温度域と代表温度の設定も表2と同じものと用いたので、温度条件群とその割合は上記表10に示すとおりである。 The construction site was the same as the location where the average temperatures for the past five years were shown in Table 3, so the monthly average temperatures for each layer were set to the same values as those shown in Table 3. The temperature ranges and representative temperatures were also set to the same values as in Table 2, so the temperature condition groups and their proportions are as shown in Table 10 above.

ポリマー改質II型アスファルト混合物とストレートアスファルト混合物の各みなし層温度での弾性係数Eと、材料定数α、βは、先に説明したと同様にして、DM試験及びFN試験により求めた。なお、FN試験における載荷圧は、通常設計の輪荷重5tに相当する0.63MPaとした。求められた弾性係数E、及び材料定数α、βの値をそれぞれ下記表16、表17に示す。なお、表16に記載したアスファルト安定処理層、粒度調整砕石、クラッシャラン、路床の弾性係数は表7に記載した値と同じとした。また、上記表9に示すとおり、対象とした施工現場においてはアスファルト安定処理層のみなし層温度が40℃に達することはないので、アスファルト安定処理層について40℃での材料定数α、βは求めていない。 The elastic modulus E and material constants α and β at each deemed layer temperature for the polymer-modified Type II asphalt mixture and straight asphalt mixture were determined using DM tests and FN tests, as described above. The loading pressure in the FN test was 0.63 MPa, equivalent to a normal design wheel load of 5 tons. The determined elastic modulus E and material constants α and β are shown in Tables 16 and 17, respectively, below. The elastic moduli of the asphalt stabilized layer, grading-adjusted crushed stone, crusher run, and subgrade listed in Table 16 were the same as those listed in Table 7. As shown in Table 9 above, the deemed layer temperature of the asphalt stabilized layer at the target construction site never reached 40°C, so the material constants α and β at 40°C for the asphalt stabilized layer were not determined.

なお、粒度調整砕石、クラッシャラン、及び路床の材料定数は、表12に記載した値を用い、温度に依らず一定とした。 The material constants for the graded crushed stone, crusher run, and roadbed are shown in Table 12 and are assumed to be constant regardless of temperature.

上述した舗装構造解析プログラム「GAMES」を用い、解析条件を対象としたアスファルト舗装の層構成に対応して変更し、各層の道路の深さ方向の弾性ひずみ量を、温度条件群別に求めた。結果を表18に示す。 Using the pavement structure analysis program "GAMES" mentioned above, the analysis conditions were changed to correspond to the layer structure of the asphalt pavement under consideration, and the amount of elastic strain in the depth direction of the road for each layer was determined for each temperature condition group. The results are shown in Table 18.

設計期間は、既に現場で経過している9年4か月とし、載荷圧は、現状設計の0.63MPaとした。設計期間9年4か月間の通過輪数は、「舗装設計便覧」、公益社団法人日本道路協会、2006年2月、第30頁の表-3.2.2に記載されている交通量区分N7の疲労破壊輪数=35,000,000回/10年に基づき、これを(9年4か月/10年)倍することによって、32,666,667回/9年4か月とした。 The design period was set at 9 years and 4 months, the period that has already elapsed on site, and the load pressure was set at 0.63 MPa, the current design value. The number of passing vehicles over the 9-year and 4-month design period was calculated based on the fatigue failure number for traffic volume category N7 (35,000,000 passes/10 years) listed in Table 3.2.2 on page 30 of the "Pavement Design Handbook," published by the Japan Road Association (February 2006), multiplied by 9 years and 4 months/10 years to arrive at 32,666,667 passes/9 years and 4 months.

上記数値を用いて、式(10)及び式(11)に基づいて、わだち掘れ量の予測値を求めた。結果を表19に示す。 Using the above values, the predicted amount of rutting was calculated based on equations (10) and (11). The results are shown in Table 19.

上記のとおり、本発明に係る予測方法に基づいて求められたわだち掘れ量の予測値は19.8mmとなり、実際に施工から9年4か月が経過した現場でのわだち掘れ量の最大実測値である17mmと極めて良い一致を示した。 As described above, the predicted rutting depth obtained using the prediction method of the present invention was 19.8 mm, which was in excellent agreement with the maximum rutting depth of 17 mm actually measured at the site 9 years and 4 months after construction.

なお、上記予測例においては、12か月に占める各温度条件群の割合を、そのまま設計期間9年4か月の総通過輪数に乗算して各温度条件群の通過輪数としたが、丸9年を超える4か月の部分が、何月から何月までであるのかによって、各温度条件群の割合を調整するようにしても良い。例えば、4か月の超過部分が1月から4月までの4か月である場合には、それらはいずれも温度条件群Aに属するので、温度条件群Aの割合は、(7か月×9年+4か月)/(12か月×9年+4か月)×100=67か月/112か月×100=59.8%となり、他の温度条件群の割合もそれに応じて変化することになる。 In the above prediction example, the percentage of each temperature condition group in the 12 months was multiplied by the total number of wheels passing through the 9-year, 4-month design period to determine the number of wheels passing through each temperature condition group. However, the percentage of each temperature condition group can be adjusted depending on the month and year in which the 4-month portion exceeding the full 9 years falls. For example, if the 4-month excess is the 4 months from January to April, all of these belong to temperature condition group A, so the percentage of temperature condition group A is (7 months x 9 years + 4 months) / (12 months x 9 years + 4 months) x 100 = 67 months / 112 months x 100 = 59.8%, and the percentages of the other temperature condition groups will also change accordingly.

以上説明したとおり、本発明によれば、温度による影響を考慮に入れた条件下で、アスファルト舗装のわだち掘れ量を極めて正確に予測することができる。本発明が提供するわだち掘れ量の予測値が道路管理者や道路施工者にもたらす利便性には極めて多大のものがあり、その産業上の利用可能性は大きい。 As explained above, the present invention makes it possible to very accurately predict the amount of rutting in asphalt pavement under conditions that take into account the effects of temperature. The rutting prediction values provided by the present invention provide enormous convenience to road managers and road builders, and have great industrial applicability.

Claims (9)

アスファルト舗装のわだち掘れ量を予測する方法であって、
(ア)想定される交通荷重によって設計期間中に発生することが予測される舗装の深さ方向の永久変形量を、前記アスファルト舗装を構成する層ごとに、かつ、前記設計期間を構成する部分期間単位で求める工程、及び、
(イ)求められた永久変形量を、前記永久変形量を求めた全層について、かつ、前記永久変形量を求めた全部分期間について加算し、これを前記設計期間におけるわだち掘れ量の予測値とする工程を含み、
前記工程(ア)は、
(ウ)前記永久変形量を求める層のうち、求める永久変形量が温度の影響を受ける可能性のある層について、前記部分期間における当該層の平均温度が属する温度域に対して予め定められている代表温度を当該層の当該部分期間におけるみなし層温度とする工程と、
(エ)当該層の当該部分期間における永久変形量を求めるに際し、使用する材料定数及び/又は物性値として、当該みなし層温度での材料定数及び/又は物性値を用いる工程を有している、
温度の影響を考慮したアスファルト舗装のわだち掘れ量の予測方法。
A method for predicting the amount of rutting in an asphalt pavement, comprising:
(A) determining the amount of permanent deformation in the depth direction of the pavement that is predicted to occur during the design period due to the expected traffic load for each layer constituting the asphalt pavement and for each partial period constituting the design period; and
(a) adding up the determined permanent deformation amounts for all layers for which the permanent deformation amounts have been determined and for all partial periods for which the permanent deformation amounts have been determined, and setting the resulting value as a predicted value for the amount of rutting in the design period;
The step (a)
(c) among the layers for which the permanent deformation amount is to be calculated, for a layer for which the amount of permanent deformation to be calculated may be affected by temperature, a step of setting a predetermined representative temperature for a temperature range to which the average temperature of the layer in the partial period belongs as the deemed layer temperature of the layer in the partial period;
(D) A step of using material constants and/or physical property values at the deemed layer temperature as material constants and/or physical property values to be used when calculating the amount of permanent deformation of the layer in the partial period.
A method for predicting the amount of rutting in asphalt pavement taking into account the effects of temperature.
前記工程(ア)において、予測される永久変形量が、下記式(4)に基づいて、層ごとに、かつ、部分期間ごとに求められる請求項1記載の予測方法;
ただし、上記式において各記号の意味は以下のとおり;
i:永久変形量を求める層の番号(i=1,2,3・・)
m:永久変形量を求める部分期間の番号(m=1,2,3・・・)
(i,m):i層について、部分期間mにおいて予測される永久変形量
Tim:i層の部分期間mにおけるみなし層温度
α(i,Tim)、β(i,Tim):みなし層温度Timにおけるi層の材料定数
:部分期間mにおいて想定される通過輪数(回)
εe(i,m):部分期間mにおいてi層に生じる弾性ひずみ
hi:i層の層厚(mm)。
2. The method according to claim 1, wherein in the step (a), the predicted permanent deformation is calculated for each layer and for each partial period based on the following formula (4):
In the above formula, the meanings of the symbols are as follows:
i: Layer number for which permanent deformation is to be calculated (i = 1, 2, 3, etc.)
m: Partial period number for which permanent deformation is to be calculated (m = 1, 2, 3, ...)
R (i,m) : Amount of permanent deformation predicted for layer i in partial period m Tim: Deemed layer temperature for layer i in partial period m α (i,Tim) , β (i,Tim) : Material constants for layer i at deemed layer temperature Tim Nm : Number of passing revolutions (times) expected in partial period m
ε e (i, m) : Elastic strain occurring in layer i in partial period m hi : Layer thickness of layer i (mm).
設計期間を構成する前記部分期間が、暦上の月を単位とする期間である、請求項1又は2記載の予測方法。 A forecasting method according to claim 1 or 2, wherein the partial periods constituting the design period are periods measured in calendar months. 求める永久変形量が温度の影響を受ける可能性のある層の部分期間における平均温度を、実測によって又は気温データから求める工程を含む、請求項1又は2記載の予測方法。 The prediction method of claim 1 or 2, further comprising a step of determining, by actual measurement or from air temperature data, the average temperature of a layer during a partial period during which the amount of permanent deformation to be determined may be affected by temperature. 前記工程(ア)が、予測される舗装の深さ方向の永久変形量を、前記アスファルト舗装を構成する層ごとに、かつ、みなし層温度を同じくする1又は2以上の部分期間をまとめて一群とした部分期間群ごとに求める工程であり、
前記工程(イ)が、求められた永久変形量を、前記永久変形量を求めた全層について、かつ、前記永久変形量を求めた全部分期間群について加算し、これを前記設計期間におけるわだち掘れ量の予測値とする工程である、請求項1記載の予測方法。
The step (a) is a step of determining the predicted amount of permanent deformation of the pavement in the depth direction for each layer constituting the asphalt pavement and for each partial period group, which is a group of one or more partial periods having the same assumed layer temperature;
2. The prediction method according to claim 1, wherein the step (i) is a step of adding up the determined permanent deformation amounts for all layers for which the permanent deformation amounts have been determined and for all partial period groups for which the permanent deformation amounts have been determined, and setting the sum as a predicted value for the amount of rutting in the design period.
前記工程(ア)において、予測される永久変形量が、下記式(7)に基づいて、層ごとに、かつ、部分期間群ごとに求められる請求項5記載の予測方法;
上記式において各記号の意味は以下のとおり;
i:永久変形量を求める層の番号(i=1,2,3・・)
r:永久変形量を求める部分期間群の番号(r=1,2,3・・・)
(i,r):i層について、部分期間群rにおいて予測される永久変形量
Tir:i層の部分期間群rにおけるみなし層温度
α(i,Tir)、β(i,Tir):みなし層温度Tirにおけるi層の材料定数
:部分期間群rにおいて想定される通過輪数(回)
εe(i,r):部分期間群rにおいてi層に生じる弾性ひずみ
hi:i層の層厚(mm)。
6. The prediction method according to claim 5, wherein in the step (a), the predicted permanent deformation amount is calculated for each layer and for each partial period group based on the following formula (7):
In the above formula, the meanings of each symbol are as follows:
i: Layer number for which permanent deformation is to be calculated (i = 1, 2, 3, etc.)
r: Partial period group number for which permanent deformation is to be calculated (r = 1, 2, 3, ...)
R (i,r) : Amount of permanent deformation predicted for layer i in partial period group r. Tir: Deemed layer temperature for layer i in partial period group r. α (i,Tir) , β (i,Tir) : Material constants for layer i at deemed layer temperature Tir. Nr : Number of passing revolutions (times) expected in partial period group r.
ε e (i, r) : Elastic strain occurring in layer i in sub-period group r hi: Layer thickness of layer i (mm).
前記工程(ア)が、前記アスファルト舗装を構成する層ごとに、かつ、対応する全ての層同士でみなし層温度が同じである1又は2以上の部分期間をまとめて一群とした温度条件群ごとに、予測される舗装の深さ方向の永久変形量を求める工程であり、
前記工程(イ)が、求められた永久変形量を、前記永久変形量を求めた全層について、かつ、前記永久変形量を求めた全温度条件群について加算し、これを前記設計期間におけるわだち掘れ量の予測値とする工程である、請求項1記載の予測方法。
The step (a) is a step of calculating the predicted permanent deformation of the pavement in the depth direction for each layer constituting the asphalt pavement and for each temperature condition group, which is a group of one or more partial periods in which the assumed layer temperature is the same for all corresponding layers;
2. The prediction method according to claim 1, wherein the step (i) is a step of adding up the determined permanent deformation amounts for all layers for which the permanent deformation amounts have been determined and for all temperature condition groups for which the permanent deformation amounts have been determined, and setting the sum as a predicted value for the amount of rutting during the design period.
予測される永久変形量が、下記式(10)に基づいて、前記永久変形量を求めた全層について、温度条件群ごとに求められる請求項7記載の予測方法;
上記式において、
i:永久変形量を求める層の番号(i=1,2,3・・)
n:永久変形量を求める層の総数
p:温度条件群の番号(r=1,2,3・・・)
Rp:予測される永久変形量の温度条件群pに属する全部分期間おける全層についての総和
α(i,p)、β(i,p):温度条件群pに属する全部分期間おけるi層の材料定数
N:設計期間における想定される総通過輪数(回)
γ:温度条件群pに属する全部分期間が設計期間に占める時間的割合(%)
εe(i,p):温度条件群pに属する部分期間においてi層に生じる弾性ひずみ
hi:i層の層厚(mm)。
8. The method according to claim 7, wherein the predicted permanent deformation is calculated for each temperature condition group for all layers for which the permanent deformation is calculated, based on the following formula (10):
In the above formula,
i: Layer number for which permanent deformation is to be calculated (i = 1, 2, 3, etc.)
n: total number of layers for which permanent deformation is to be calculated p: temperature condition group number (r = 1, 2, 3, ...)
Rp: The sum of the predicted permanent deformation amount for all layers in all partial periods belonging to temperature condition group p α (i,p) , β (i,p) : Material constants of layer i in all partial periods belonging to temperature condition group p N: Total number of passes (times) expected in the design period
γ p : The time ratio (%) of all partial periods belonging to temperature condition group p to the design period
ε e (i, p) : Elastic strain occurring in layer i in a partial period belonging to temperature condition group p. hi: Layer thickness of layer i (mm).
予測される永久変形量が、下記式(11)に基づいて求められる請求項8記載の予測方法;
上記式において、
R:予測される永久変形量
s:温度条件群の総数。
9. The method according to claim 8, wherein the predicted permanent deformation amount is calculated based on the following formula (11):
In the above formula,
R: Predicted permanent deformation amount s: Total number of temperature conditions.
JP2022084581A 2022-05-24 2022-05-24 A method for predicting rutting depth taking into account the effect of temperature Active JP7798688B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022084581A JP7798688B2 (en) 2022-05-24 2022-05-24 A method for predicting rutting depth taking into account the effect of temperature

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022084581A JP7798688B2 (en) 2022-05-24 2022-05-24 A method for predicting rutting depth taking into account the effect of temperature

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023172632A JP2023172632A (en) 2023-12-06
JP7798688B2 true JP7798688B2 (en) 2026-01-14

Family

ID=89029003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022084581A Active JP7798688B2 (en) 2022-05-24 2022-05-24 A method for predicting rutting depth taking into account the effect of temperature

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7798688B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118820639B (en) * 2024-05-20 2025-12-19 长沙理工大学 Roadbed structure permanent deformation calculation method based on roadbed clay viscoelastic-plastic mechanical model
CN118568993B (en) * 2024-07-30 2024-10-01 山东高速集团有限公司 Pavement permanent deformation prediction system and method based on real-time axle load spectrum and temperature field
CN119517238B (en) * 2024-10-29 2025-08-15 深圳市综合交通与市政工程设计研究总院有限公司 Asphalt mixture performance prediction method, system and storage medium
CN120873462A (en) * 2025-07-15 2025-10-31 哈尔滨工业大学 Asphalt pavement rut depth prediction method and system based on coupling of WSN and multi-source environment

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020176608A1 (en) 2001-05-23 2002-11-28 Rose David Walter Surface-profiling system and method therefor
JP2003288665A (en) 2002-03-27 2003-10-10 Fujitsu Fip Corp Road surface property estimation method and system using traffic detector
JP2011111712A (en) 2009-11-24 2011-06-09 Institute Of National Colleges Of Technology Japan Asphalt concrete composition for pavement
JP2016217084A (en) 2015-05-26 2016-12-22 株式会社日立システムズ Road surface condition measurement system, road surface condition measurement method, and road surface condition measurement program
JP2020190438A (en) 2019-05-20 2020-11-26 株式会社リコー Measuring device and measuring system

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5785404A (en) * 1980-11-18 1982-05-28 Nippon Oil Co Ltd Asphalt type paved road

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020176608A1 (en) 2001-05-23 2002-11-28 Rose David Walter Surface-profiling system and method therefor
JP2003288665A (en) 2002-03-27 2003-10-10 Fujitsu Fip Corp Road surface property estimation method and system using traffic detector
JP2011111712A (en) 2009-11-24 2011-06-09 Institute Of National Colleges Of Technology Japan Asphalt concrete composition for pavement
JP2016217084A (en) 2015-05-26 2016-12-22 株式会社日立システムズ Road surface condition measurement system, road surface condition measurement method, and road surface condition measurement program
JP2020190438A (en) 2019-05-20 2020-11-26 株式会社リコー Measuring device and measuring system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023172632A (en) 2023-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7798688B2 (en) A method for predicting rutting depth taking into account the effect of temperature
Gupta et al. Critical review of flexible pavement performance models
Prozzi Modeling pavement performance by combining field and experimental data
Mahan Behavior of permanent deformation in asphalt concrete pavements under temperature variation
Masad et al. Sensitivity analysis of flexible pavement response and AASHTO 2002 design guide to properties of unbound layers
Minhoto et al. The temperature effect on the reflective cracking of asphalt overlays
Pellinen et al. Fatigue-transfer functions: how do they compare?
Timm et al. Effect of load spectra on mechanistic–empirical flexible pavement design
Salem Effect of excess axle weights on pavement life
Alimohammadi Effectiveness of geogrids in roadway construction: determine a granular equivalent (GE) factor
Kim et al. Experiments and numerical analysis of cold-recycled asphalt mixture modified with desulfurization gypsum additive
El-Hakim A structural and economic evaluation of perpetual pavements: A Canadian perspective
Walubita et al. A mechanistic-empirical impact analysis of different truck configurations on a jointed plain concrete pavement (JPCP)
Sargand et al. Implementation and thickness optimization of perpetual pavements in Ohio.
Kulkarni et al. Effect of change in the resilient modulus of bituminous mix on the design of flexible perpetual pavement
de Carvalho Mechanistic-empirical design of flexible pavements: a sensitivity study
Muthaher et al. Mechanistic-Empirical Prediction of Rutting and Fatigue Cracking Life for Porous Asphalt Modified with Nano-Silica (Nano-SiO2)
Zborowski et al. Application of dynamic complex stiffness modulus master curves of HMA with recycled materials in the mechanistic-empirical design of road pavement structures
Hamdar Effective incorporation of asphalt mixture properties in the structural design of asphalt pavements as a precursor for implementing performance-based design
Handojo The framework of a statistical acceptance plan based on the permanent deformation potential of asphalt concrete
Battaglia Evaluation of a hot mix asphalt perpetual pavement
Rais et al. Distress Effective Temperature For Asphalt Pavement Performance Evaluation
Wu et al. Pilot instrumentation of a superpave test section at the kansas accelerated testing laboratory
Hossain et al. Development of rut prediction models from an instrumented in-service test section on Interstate-35
Li et al. A methodology to estimate load and non-load shares of highway pavement routine maintenance and rehabilitation expenditures

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20250423

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20251224

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20251226

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20251225

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7798688

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150