Evelopment of a Practical Mechanistic-Empirical design Procedure for Flexible Pavements

Abstract

현재 도로 설계는 기존의 경험적인 설계법에서 역학적인 설계법으로 바뀌고 있는 추세이다. 이러한 전환기에서 세계 많은 도로국들은 역학적-경험적인 도로 설계법을 개발하고 있고 혹은 이미 채택하여 적용하고 있다. 이에 실제 미국 미시간 도로국에서 나온 자료를 바탕으로 역학적-경험적 설계법을 개발하였다. 이 역학적-경험적 설계법의 연결 함수 (transfer function)로 사용될 소성 변형 예측 모델과 피로 균열 예측 모델도 함께 개발되었다. 여기서는 이 설계법을 개발하는데 사용된 자료와 예측 모델, 설계 알고리듬등이 소개된다. 이 설계법의 검증을 위해 기존의 경험적 설계법에 의한 설계와 새로 제시된 설계법에 의한 설계가 비교된다. 새로 설계된 설계법은 설계자 혹은 사용자가 도로 파손의 기준을 정량적으로 정함으로서 좀더 구체적으로 설계를 할 수가 있다. Design methods for new flexible pavements and overlays are in the transition from empirical to mechanistic approach, and many state highway agencies trend to move toward the adoption and use of mechanistic-empirical (M-E) design in new constructions and rehabilitations of flexible pavements. Hence, the Michigan Department of Transportation (MDOT) decided to develop a M-E flexible pavement design procedure, in which major pavement distresses such as fatigue cracking and rutting are employed as indicators of the serviceability of a flexible pavement. The main concept of the developed design procedure is that a designed pavement that is supposed to carry a certain number of traffic must satisfy designated thresholds of rut depths and fatigue lives during a service period. For the M-E design procedure, transfer functions were developed to predict rut-depths and fatigue lives. These functions related the pavement responses to pavement performance. For validation, three current new flexible pavement design cases were obtained from the MDOT. In these cases, asphalt concrete (AC) layer thicknesses determined by the suggested M-E procedure compare favorably with those determined by the current MDOT design practice that is based on AASHTO design guide. This finding implies that the suggested Michigan M-E flexible pavement design procedure can provide a good opportunity to improve the current design practice.