沥青路面结构设计示例(2)

经计算路面设计使用年限内一个车道上累计标准轴次为250万次左右，根据规范推荐结构，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E1=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E1=1800 Mpa。水泥稳定碎石E2=1300 Mpa；石灰稳定土E3=600 Mpa。各层材料劈裂强度：中粒式沥青混凝土?=1.2 Mpa；水泥稳定碎石?=0.5 Mpa；石灰稳定土?=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E0=23.0Mpa。

（5）设计指标的确定 ① 设计弯沉值l

l?600NAAA123d?0.2decsb（7-5）

式中：l—路面设计弯沉值（0.01mm）；

Ac—公路等级系数，二级公路为1.1； As—面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0；

Ab—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，Ab =1.0；

d所以：l=600?2522505-0.2?1.1?1.0?1.0=34.61

d（0.01mm）

② 各层材料容许层底拉应力

?R??SP/KS

（7-6）

式中：MPa； ?—路面结构层材料的容许拉应力，

R ?—结构层材料的极限抗拉强度，MPa，

SP由实验确定。我国公路沥青路面设计规范采用极限劈裂强度；

KS—抗拉强度结构系数。

沥青混凝土面层：

Ks?0.09A?Ne0.220.09?1.0?25225050.22/Ac?=2.10

1.1?R??SP/KS=1.2/2.10=0.57MPa

水泥稳定碎石：

Ks?0.3N5e0.11Ac/?0.3?5.1125606396=1.61 1.1

?R??SP/KS=0.5/1.61=0.31MPa

石灰土：

Ks?0.45Ne0.110.45?25663960.11/Ac?1.1=2.07

?R??SP/KS=0.35/2.07=0.17 MPa

式中：Aa—沥青混合料级配系数；细、中粒式沥青

混凝土为1.0，粗粒式沥青混凝土为1.1；

Ac—公路等级系数，二级公路取1.1。 （6）设计资料总结

经计算路面设计弯沉值为34.61（0.01mm），相关设计资料汇总如表7-5。

表7-5 设计资料汇总表 20℃抗压摸量容许拉应材料名称 h（cm） （MPa） 力（MPa） 沥青混凝土6 1400 0.57 （E1） 水泥稳定碎15 1300 0.31 石（E2） 石灰土（E3） ？ 600 0.17 （7）确定石灰土层厚度 ① 计算容许弯沉值l

RlR?B1.1AA??1.1?1.0?0.063cs?0.2Ne2522505cm

（7-7）

式中：l—容许回弹弯沉值，cm； Ne—累计当量轴载作用次数； B—回归系数，取1.1； β—l随N改变的变化率。 ② 计算弯沉综合修正系数F

RR?E?lF?1.63(S)0.38?0?2??p?0.360.0630.38?23.0??1.63?()???2?10.65?0.7?0.36=0.627

（7-8）

式中：F—弯沉综合修正系数；

lS—路面实测弯沉值，在计算路面厚度时，可用

容许弯沉值；

P、?—标准车型的轮胎接地压强（MPa）和当

量圆半径（cm），

通常P 取0.7MPa，?取10.65cm； E0—土基回弹模量。 ③ 计算理论弯沉系数a

c?c?lR?E12p?F?0.063?14000.7?2?10.65?0.627=9.43

（7-9）

用三层体系为计算体系，将四层体系按照弯沉等效的原则换算为三层体系。换算图式如图7-1所示。

图7-1 多层体系换算示

意图

由已知参数求得：

h??6?0.563 10.65；E2E1?E130023.0?0.93；0??0.0176； 1400E21300查邓学均主编的《路基路面工程》P360页图14-14

三层体系表面弯沉系数诺谟图，可得?=5.80，K1=1.87。 由公式

K2?ac?K1

（7-10）

得： 由K2=0.87，E0K2??c9.43=0.87 ??K15.?81.87

h查诺谟图得：H?3.3 ?0.0176，?0.563，??E2则 H=3.3×10.65==35.15cm；

④ 计算石灰土底基层厚度h3 根据公式

h3?H?h22E3E2.?4325?600..4?151527.80 cm

1300（7-11）

取最小厚度h3=28.0 cm。

由于本路段属于Ⅳ2区，常年无冻土出现，因此不必进行防冻验算。

（8）各层底弯拉应力的验算