沥青路面结构设计示例
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7.2 路面结构设计
7.2.1 路面结构设计步骤
新建沥青路面按以下步骤进行路面结构设计：
(1) 根据设计任务书和路面等级及面层类型，计算设计年限一个车道的累计当量轴次和设计弯沉值。
(2) 按路基土类型和干湿状态，将路基划分为几个路段，确定路段回弹模量值。
(3) 根据已有经验和规推荐的路面结构，拟定几中可能的路面结构组合及厚度方案，根据选用的材料进行配合比实验及测定结构层材料的抗压回弹模量、抗拉强度，确定各结构层材料设计参数。
(4) 根据设计弯沉值计算路面厚度。对二级公路沥青混凝土面层和半刚性基层材料的基层、底基层，应验算拉应力是否满足容许拉应力的要求。如不满足要求，或调整路面结构层厚度，或变更路面结构层组合，或调整材料配合比，提高材料极限抗拉强度，再重新计算。
7.2.2 路面结构层计算
该路位于中原黄河冲积平原区，地质条件一般为a）第一层：冲积土；b）第二层：粘质土；c）第三层：岩石。平原区二级汽车专用沥青混凝土公路，路面使用年限为12年，年预测平均增长率为6%。
（1）轴载分析
本设计的累计当量轴次的计算以双轮组单轴载100kN为标准轴载，以BZZ-100表示。标准轴载的计算参数按表7-1确定。
表7-1 标准轴载计算参数
① 轴载换算
各级轴载换算采用如下计算公式：
4.351121(
)k
i i i p N c c n p
==∑
（7-1）
式中：N 1—标准轴载的当量轴次，次/日；
n i —被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日； P —标准轴载，kN ；
P i —被换算车辆的各级轴载，kN ； k —被换算车辆类型；
C 1—轴数系数，C 1=1+1.2（m-1），m 是轴数。当轴间距大于3m 时，按单独的一个轴载计算，当轴间距小于3m 时，应考虑轴系数；
C 2—轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0，四轮组为0.38。
计算结果如下表7-3所示。
表7-3 轴载换算结果表（弯沉）
②累计当量轴次为：
112[(1)1]365
(10.06)1365682.770.600.062522505t e N N γη
γ
+-⨯=
+-=⨯⨯⨯=次
（7-2）
式中：N e —累计当量轴次；
η—车道系数，规规定二级公路η值为0.60~0.70，取0.60；
t —路面使用年限，二级公路取12年； γ—年预测平均增长率，二级路取6%； N 1—标准轴载的当量轴次，次/日。
2）验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次
① 轴载换算
验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为：
N 1'=∑C 1'*C 2'*n i (p i /p)8 （7-3）
计算结果如表7-4所示。
表7-4 轴载换算结果表（半刚性基层层底拉应
② 累计当量轴次
参数值同上，累计当量轴次N e '为：
'
'112[(1)1]365
(10.06)1365694.650.60
0.062566396t e N N γη
γ
+-⨯=
+-=⨯⨯⨯=次
（7-4）
（2）路面结构组合材料选取
经计算路面设计使用年限一个车道上累计标准轴次为250万次左右，根据规推荐结构，并考虑到当地材料供用条件，决定面层采用沥青混凝土路面（6cm ），基层采用水泥混凝土稳定基层（水泥碎石15cm ），底基层采用石灰稳定土（厚度待定）。
（3）各层材料的抗压模量与劈裂强度的选定 查邓学均主编的《路基路面工程》表14-13、14-14，得到各层材料的抗压模量和劈裂强度。路面设计弯沉值计算路面结构厚度时，取20℃的抗压模量，中粒式密级配沥青混凝土E 1=1400Mpa ，验算层底弯拉应力时，取15℃的抗压模量，中粒式沥青混凝土E 1=1800 Mpa 。水泥稳定碎石E 2=1300 Mpa ；石灰稳定土E 3=600 Mpa 。各层材料劈裂强度：中粒式沥青混凝土1
σ=1.2 Mpa ；水泥稳定碎石2
σ=0.5 Mpa ；石灰稳定土3
σ=0.35 MPa 。
（4）土基回弹模量的确定
该路段处于Ⅳ2区，为粘质土，稠度0.9，查邓学均主编的《路基路面工程》表14-9得土基回弹模量
E 0=23.0Mpa 。
（5）设计指标的确定 ① 设计弯沉值d
l
0.2600d e c s b
l N A A A -=
（7-5）
式中：d
l —路面设计弯沉值（0.01mm ）；
A c —公路等级系数，二级公路为1.1； A s —面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0；
A b —基层类型系数，对半刚性基层、底基
层总厚度等于或大于 20cm 时，A b =1.0；
所以：d
l =600⨯2522505-0.2⨯1.1⨯1.0⨯1.0=34.61
（0.01mm ）
② 各层材料容许层底拉应力
/R SP S
K σσ=
（7-6）
式中：R
σ—路面结构层材料的容许拉应力，
MPa ；
SP
σ—结构层材料的极限抗拉强度，MPa ，
由实验确定。我国公路沥青路面设计规采用极限劈裂强度；
S K —抗拉强度结构系数。
沥青混凝土面层：