路面结构设计

5.路面结构设计

5.1沥青路面

5.1.1交通量及轴载计算分析

路面设计以单轴载双轮组100KN 为标准轴载。

1) 以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次： ①轴载换算：

轴载换算采用如下的计算公式：=N ∑=k

i i i P P n C C 135.421)/(

计算结果如下表所示：

表5.1轴载换算表

②累计当量轴次

根据《公路沥青路面设计规JTG D50-2006》,高速公路沥青路面的设计年限取15年，四车道的车道系数是取0.5。

累计当量轴次：

()111365

t e N N γηγ

⎡⎤+-⨯⎣⎦=

()[]18918830

5.060.430336506449

.0365106449.0115

=⨯⨯⨯⨯-+=

（次）

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轴载换算公式：812'1')/('P P n C C N i k

i i ∑==

计算结果如下表所示：

表5.2 轴载换算结果（半刚性基层层底拉应力）

②累计当量轴次

参数取值同上，设计年限是15年,车道系数取0.5。 累计当量轴次：

()111365

t e N N γηγ

⎡⎤+-⨯⎣⎦=

()[]321652575.087.731636506449

.0106449.0115

=⨯⨯⨯-+=

（次）

5.1.2结构组合设计及材料选取

1) 拟订路面结构组合方案

根据规定推荐结构，并考虑到公路沿途有大量碎石且有石灰供应，路面结构面层采用沥青混凝土（取18cm ），基层采用水泥碎石（取20cm ），下基层采用石灰土（厚度待定）。

另设20cm 厚的中粗砂垫层。 2) 拟订路面结构层的厚度

由于计算所得的累计当量轴载达到了500万次，按一级路的路面来设计，由设计规《公路沥青路面设计规JTG D50-2006》规定高速公路、一级公路的面

层由二层至三层组成。采用三层式沥青面层，表面层采用细粒式密级配沥青混凝土（厚度为4cm ），中面层采用中粒式密级配沥青混凝土（厚度为6cm ），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚度为8cm ）。 5.1.3设计指标及设计参数确定

1) 确定路面等级和面层类型

由上面的计算得到设计年限一个行车道上的累计标准轴次约为大于500万次。根据规《公路沥青路面设计规JTG D50-2006》和设计任务书的要求可确定路面等级为高级路面，面层类型采用沥青混凝土，设计年限为15年。

2) 确定土基的回弹模量

① 此路为新建路面，根据设计资料可知路基干湿状态为干燥状态。 ② 根据设计资料，由设计规《公路沥青路面设计规JTG D50-2006》，该路段处于II 2a 区，为粉质土，确定土基的稠度为1.05。

③ 查设计规《公路沥青路面设计规JTG D50-2006》中“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值(MPa)”表并作提高得土基回弹模量为MPa E 0.370 .

3）各层材料的设计参数（抗压模量与劈裂强度）

查设计规《公路沥青路面设计规JTG D50-2006》，得到各层材料的抗压模量和劈裂强度。抗压模量取20C 和15C 的模量，各值均取规给定围的中值，因此得到20C 和15C 的抗压模量：细粒式密级配沥青混凝土为1400MPa 和

2000MPa ，中粒式密级配沥青混凝土为1200MPa 和1800MPa ，粗粒式密级配沥青混凝土为1000MPa 和1400MPa ，水泥碎石（20C 或15C ）为1500MPa ，石灰土（20C 或15C ）为550MPa ，中粗砂（20C 或15C ）为90MPa 。各层材料的劈裂强度：细粒式密级配沥青混凝土为1.2MPa ，中粒式密级配沥青混凝土为1.0MPa,粗粒式密级配沥青混凝土为0.8MPa ，水泥碎石为0.5MPa ，石灰土为0.225MPa 。 5.1.4路面结构厚度计算

1) 根据设计弯沉值计算路面厚度

设计指标的确定，对于高速公路，规要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层底拉应力验算。

2) 计算设计弯沉值

按照设计规《公路沥青路面设计规JTG D50-2006》中路面设计弯沉值公式

0.2600d

e c s b L N A A A 计算。

该项公路为高速公路,公路等级系数为1.0,面层是沥青混凝土，面层类型系数取1.0，半刚性基层，基层类型系数取1.0 。

设计弯沉值为：

)01.0(03.21111189188306006002

.02.0mm A A A Ne l b s c d =⨯⨯⨯⨯==--

3) 计算各层材料的容许层底拉应力

由

S S R K /σσ=

沥青混凝土：

035.40.1/3216525709.0/09.022.022.0=⨯==c e S A N K

细粒式密级配沥青混凝土：

MPa K S S R 297.0035.4/2.1/===σσ

中粒式密级配沥青混凝土：

MPa K S S R 248.0035.4/0.1/===σσ

粗粒式密级配沥青混凝土：

MPa K S S R 198.0035.4/8.0/===σσ

水泥碎石：

344.20.1/3216525735.0/35.011.011

.0=⨯==c e

S A N K

MPa K S S R 213.0344.2/5.0/===σσ

石灰土：

013.30.1/3216525745.0/45.011.011

.0=⨯==c e

S A N K

MPa K S S R 075.0013.3/225.0/===σσ

设计资料总结如下：

设计弯沉值为)01.0(03.21mm ，相关设计资料汇总如下表所示。

表5.3设计资料汇总表