1、新建路面设计 1. 项目概况与交通荷载参数 该项目位于西南地区，属于二级公路，设计时速为 40Km/h,12 米双车道公 路，设计使用年限为 12.0 年，根据交通量 OD 调查分析，断面大型客车和货车 交通量为 1849 辆/日, 交通量年增长率为 8.2%, 方向系数取 55.0%, 车道系数 取 70.0%。 根据交通历史数据，按表 A.2.6-1 确定该设计公路为 TTC4 类，根 据表 A.2.6-2 得到车辆类型分布系数如表 1 所示。 表 1. 车辆类型分布系数 车辆类型 2 类 3 类 4 类 5 类 6 类 7 类 8 类 9 类 10 类 11 类 车型分布系数(%) 28
2、.9 43.9 5.5 0.0 9.4 2.0 4.6 3.4 2.3 0.1 根据路网相邻公路的车辆满载情况及历史数据的调查分析，得到各类车型 非满载与满载比例，如表 2 所示。 表 2. 非满载车与满载车所占比例(%) 车辆类型 2 类 3 类 4 类 5 类 6 类 7 类 8 类 9 类 10 类 11 类 非满载车比例 85.0 90.0 65.0 75.0 55.0 70.0 45.0 60.0 55.0 65.0 满载车比例 15.0 10.0 35.0 25.0 45.0 30.0 55.0 40.0 45.0 35.0 根据表 6.2.1，该设计路面对应的设计指标为沥青混合料
3、层永久变形与无 机结合料层疲劳开裂。根据附表 A.3.1-3，可得到在不同设计指标下，各车型 对应的非满载车和满载车当量设计轴载换算系数，如表 3 所示。 表 3. 非满载车与满载车当量设计轴载换算系数 设计指标 沥青混合料层永久变形 无机结合料层疲劳开裂 车辆类型 非满载车 满载车 非满载车 满载车 2 类 0.8 2.8 0.5 35.5 3 类 0.4 4.1 1.3 314.2 4 类 0.7 4.2 0.3 137.6 5 类 0.6 6.3 0.6 72.9 6 类 1.3 7.9 10.2 1505.7 7 类 1.4 6.0 7.8 553.0 8 类 1.4 6.7 16.4
4、 713.5 9 类 1.5 5.1 0.7 204.3 10 类 2.4 7.0 37.8 426.8 11 类 1.5 12.1 2.5 985.4 根据公式（A.4.2）计算得到对应于沥青混合料层永久变形的当量设计轴载 累计作用次数为 8,109,551, 对应于无机结合料层疲劳开裂的当量设计轴载累 计作用次数为 562,339,245。 本公路设计使用年限内设计车道累计大型客车和 货车交通量为 4,989,710，交通等级属于中等交通。 2. 初拟路面结构方案 初拟路面结构如表 4 所示。 表 4. 初拟路面结构 结构层编号 层位 材料类型 厚度(mm) 模量(MPa) 泊松比 1 上
5、面层 沥青混合料 40.0 12000 0.25 2 下面层 沥青混合料 50.0 13500 0.25 3 基层 无机结合料稳定材料 300.0 18000 0.25 4 底基层 粒料材料 200.0 400 0.35 5 土基 50 0.40 路基标准状态下回弹模量取 50MPa,回弹模量湿度调整系数 Ks 取 1.00,干湿 与冻融循环作用折减系数 K 取 1.00,则经过湿度调整和干湿与冻融循环作用 折减的路基顶面回弹模量为 50MPa。 3. 路面结构验算 3.1 沥青混合料层永久变形验算 根据表 G.1.2，基准等效温度 T 为 20.1，由式（G.2.1）计算得到沥青 混合料层永
6、久变形等效温度为 21.5。可靠度系数为 1.04。 根据 B.3.1 条规定的分层方法，将沥青混合料层分为 6 个分层,各分层厚度 （hi）如表 5 所示。利用弹性层状体系理论，分别计算设计荷载作用下各分层 顶部的竖向压应力（Pi） 。根据式（B.3.2-3）和式（B.3.2-4） ，计算得到 d1=- 8.23，d2=0.77。把 d1 和 d2 的计算结果带入式（B.3.2-2） ，可得到各分层的永 久变形修正系数(kRi)，并进而利用式（B.3.2-1）计算各分层永久变形量(Rai)。 各计算结果汇总于表 5 中。 各层永久变形累加得到沥青混合料层总永久变形量 Ra=19.2(mm)，
7、根据表 3.0.6-1，沥青层容许永久变形为 20.0(mm)，拟定的路面结构满足要求。 表 5. 沥青层永久变形计算结果 分层编号 分层厚度(mm) 竖向压力(MPa) 修正系数（kRi） 永久变形(mm) 1 10.0 0.70 2.23 0.9 2 15.0 0.70 3.28 2.0 3 15.0 0.70 6.95 4.2 4 10.0 0.68 7.77 3.0 5 20.0 0.66 7.42 5.4 6 20.0 0.60 6.04 3.7 总计 19.2 3.2 无机结合料层疲劳开裂验算 根据弹性层状体系理论，计算得到无机结合料层层底拉应力为 0.480MPa。 根据气象资料
8、，工程所在地区冻结指数 F 为 50.0日，按照表 B.1.1，季节性 冻土地区调整系数 ka 取 1.00。根据式（B.2.1-2） ，现场综合修正系数为- 0.747 根据工程所在地区，查表 G.1.2 得到基准路面结构温度调整系数为 1.31， 根据初拟路面结构和路面结构层材料参数，按式（G.1.3-1）计算得到温度调整 系数 kT2 为 1.15。由表 B.2.1-1，对于无机结合料稳定粒料，疲劳开裂模型参 数 a=13.24，b=12.52。弯拉强度为 2.0MPa。 根据以上参数，按式（B.2.1-1）计算得到无机结合料层底疲劳寿命为 678,769,556。 3.3 贯入强度验算
9、 公路所在地区月平均气温大于 0的月份数为 11 个月，由此得到对应于贯 入强度验算的设计车道累计设计轴载作用次数 Ne5 为 7,433,755。所在地区月 平均气温大于 0的各月份气温平均值为 20.0。根据公路等级，参照表 3.0.6-1，得到沥青混合料层容许永久变形量为 20.0mm。路面结构系数根据式 （5.5.8-2）计算为 0.91，沥青混合料层的综合贯入强度由式（5.5.8-3）确定 为 0.55MPa，根据式（5.5.8-1）,得到沥青混合料层的贯入强度要求值为 0.49，所以，拟定的路面结构和材料满足贯入强度要求。 4. 路基顶面和路表验收弯沉值 根据附录 B.7 节，确定
10、路基顶面和路表验收弯沉值时，采用落锤式弯沉仪， 荷载盘半径为 150mm，荷载为 50kN。 路基标准状态下回弹模量取 50MPa,回弹模量湿度调整系数 Ks 取 1.00,则平 衡湿度状态下的回弹模量为 50MPa，采用公式（B.7.1）计算得到路基顶面验收 弯沉值为 373.5（0.01mm） 。 采用拟定的路面结构以及各层结构模量值，路基顶面回弹模量采用平衡湿 度状态下的回弹模型乘以模量调整系数 kl(kl=0.5)，为 25MPa，根据弹性层状 体系理论计算得到路表验收弯沉值 la 为 35.2（0.01mm） 。 5. 结果汇总 各项验算结果汇总如下表所示： 表 6. 分析结果汇总 验算内容 计算值 对比值 是否满足 沥青层车辙(mm) 19.2 20.0 是 半刚性层疲劳开裂对应的累积当量轴次 678,769,556 562,339,245 是 沥青层贯入强度 0.55 0.49 是 由上表可知，所选路面结构和材料能满足各项验算内容的要求。
