发布时间 : 星期三 文章二级公路常规设计更新完毕开始阅读7938d8d3b9f3f90f76c61b3b
10.1.3 沥青面层设计
为了给汽车提供安全、舒适、快速的行车条件，沥青路面应具有坚实、平整、抗滑和耐久的品质，同时，还应具有高温抗车辙、低温抗开裂，抗水损害及雨水渗入基层的功能。 10.1.3.1 选择沥青
已知该路段冬季最低气温为-38.3℃，属寒区，且路面为沥青混凝土，所以根据《规范》确定沥青为A－100。 10.1.3.2 集料的技术要求
各种沥青面层的粗集料、细集料、填料应符合《公路沥青路面施工技术规范》的有关规定。
10.1.3.3 沥青混凝土
沥青面层由双层沥青混合料组成，上面层为中粒式沥青混凝土，用来防止雨水下渗。下面层采用粗粒式沥青混凝土。
10.2 基层、底基层及垫层
10.2.1 基层、底基层
基层、底基层应具有足够的强度和稳定性，在冰冻地区应具有一定的抗冻性。 拟选用石灰水泥综合稳定碎石为基层。石灰稳定土为底基层，厚度根据计算得到。
10.2.2 垫层
垫层的作用有抗冻、排水、防止污染等，本设计处在东北地区，属于季节性冰冻地区，易发生冻胀、翻浆等现象，为了排出路面路基中滞留的自由水，确保路面结构稳定，避免冻害发生，在底基层下设置垫层。因为当地莎砾丰富，垫层采用天然砂砾。
10.3 路基
该地区自然区划为Ⅱ2区，土质为CL.M，地下水埋深1.5－3.0m，路基临界高度H1=2.7m，H2=2.0m。由于该地区属于山岭重丘区，地势起伏较大，填挖方高度变化也就较大，故分中湿和潮湿两种状态进行验算。
根据自然区划及土质类型查表，得土基的回弹模量如下表：
表10－8 各段稠度和土基回弹模量E0（MPa）值 干湿类型 中湿 潮湿 干燥 稠度建议值 ωC1＞ωC≥ωC2为1.10＞ωC≥0.95 ωC2＞ωC≥ωC3为0.95＞ωC≥0.80 ωC＞ωC1为ωC≥1.10 E0 28 22.5 32 10.4 路面的结构厚度
由程序计算得到不同状态（中湿状态，潮湿状态）路基的结构层次及厚度。
具体参见所下列表。
表10－10 路面设计的结构参数（中湿） 层 位 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 层 位 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 材 料 名 称 中粒式沥青混凝土 粗粒式沥青混凝土 石灰水泥综合稳定碎石 石灰稳定土 天然砂砾 土基 厚度（cm） 4 6 18.0 0 20 ** 20℃模量 1200 1000 1400 700 200 29.5 15℃模量 1800 1400 1400 700 200 ** 极限强度 1.0 0.8 0.5 0.2 0 ** 表10－11 路面设计的结构参数（潮湿） 材 料 名 称 中粒式沥青混凝土 粗粒式沥青混凝土 石灰水泥综合稳定碎石 石灰稳定土 天然砂砾 土基 厚度（cm） 4 6 18.0 0 25 ** 20℃模量 1200 1000 1400 700 200 29.5 15℃模量 1800 1400 1400 700 200 ** 极限强度 1.0 0.8 0.5 0.2 0 ** 10.4.1 路面设计弯沉值的计算
路面设计弯沉值是表征路面整体刚度大小的指标，是路面设计计算的主要依据。路面设计弯沉值根据公路等级、设计年限内累计当量标准轴次、面层和基层类型按下式确定：
ld＝600×Ne-0.2×Ac×As×Ab （10－4）
式中 ld——设计弯沉值
Ne——设计年限内的累计当连标准轴载作用次数 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，半刚性基层为1.0 所以，
ld＝600×Ne-0.2×Ac×As×Ab
＝600×3211000 -0.2×1.1×1.0×1.0 ＝33（0.01mm）
10.4.2 容许拉应力的计算
在计算层底拉应力时，结构层底面计算点的拉应力，应小于等于该层材料的容许拉应力，即：
σm≤σr （10－5）
容许拉应力按下式计算：
?r??spKs （10－6）
式中 ?r——路面结构层的容许拉应力
?sp
——沥青混凝土和半刚性基层的劈裂强度（MPa）。对沥青混凝土
是指15℃时的劈裂强度，对二灰稳定类材料为龄期为180天
的劈裂强度。
KS——抗拉强度结构系数
对沥青混凝土面层：
KS＝0.09×Aa×Ne0.22/Ac （10－7）
对无机结合料稳定集料类：
KS＝0.35Ne0.11/Ac （10－8）
对无机结合料稳定土类：
KS＝0.45Ne0.11/Ac （10－9）
式中 Aa——沥青混凝土继配类型系数，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，见公式（10－4）
10.4.3 路面厚度计算
路面厚度是根据多层弹性理论层间接触条件为完全连续体系时，在双圆垂直均布荷载作用下，轮隙中心处实测路表弯沉值ls等于设计弯沉值ld的原则进行计算，即ls＝ld。
标准车型的轮胎的接地压强为0.70Mpa，当量圆直径为10.65。土基回弹模量为28.0，各层材料的设计参数见路面结构设计参数表。由已知数据，拟定基层为设计层，拟定面层为10cm，基层为18cm，垫层厚度视干湿类型不同而改变。利用专用设计程序计算底基层厚度，计算结果为：
中湿状态：25.6cm，取26cm。 潮湿状态：28.8cm，取29cm。
然后利用设计程序求出路表实际弯沉值,见表10－12。
表10－12路表实际弯沉
路基干湿状态 中湿状态 潮湿状态 路表实际弯沉值(1/100mm) 32.8 32.8 因为：ld＝33(1/100mm)，所以，结构厚度满足设计要求。 10.4.4 设计与验算结果
验算层底拉应力根据多层弹性理论，层间接触条件为完全连续体系，双圆荷载作用下计算层底最大拉应力σm。
验算沥青混凝土面层及半刚性材料底基层，底基层的层底拉应力时，以单圆的内侧边缘点及双圆间隙中心点，单圆半径的二分之一点，单圆的内侧边缘点及双圆间隙中心点，并取最大值作为层底拉应力。
计算的结果见表10－13～表10－18。
表10－13 路面设计结果汇总1(中湿) 设 计 弯 沉 值（1/100mm） 按弯沉指标设计的设计层厚度（cm） 满足第 1 层拉应力指标的设计层厚度（cm） 满足第 2 层拉应力指标的设计层厚度（cm） 满足第 3 层拉应力指标的设计层厚度（cm） 满足第 4 层拉应力指标的设计层厚度（cm） 表10－14 路面验算结果汇总1(中湿)
当设计层厚度取 26.0cm 时的指标值
表面实际弯沉值为： 32.8 1/100mm d＝ 33.0 第 1 层底拉应力为：-0.26 MPa σr＝ 0.45 第 2 层底拉应力为：-0.08 MPa σr＝ 0.33 第 3 层底拉应力为： 0.19 MPa σr＝ 0.31 第 4 层底拉应力为： 0.04 MPa σr＝ 0.10
表10－15 路面设计结果汇总2(潮湿) 设 计 弯 沉 值（1/100mm） 按弯沉指标设计的设计层厚度（cm） 满足第 1 层拉应力指标的设计层厚度（cm） 满足第 2 层拉应力指标的设计层厚度（cm） 满足第 3 层拉应力指标的设计层厚度（cm） 满足第 4 层拉应力指标的设计层厚度（cm） 33.0 28.8 28.8 28.8 28.8 28.8 33.0 25.6 25.6 25.6 25.6 25.6 表10－16 路面验算结果汇总2(潮湿)
当设计层厚度取 29 cm 时的指标值
表面实际弯沉值为： 32.8 1/100mm d＝ 33.0 第 1 层底拉应力为：-0.26 MPa σr＝ 0.45 第 2 层底拉应力为：-0.08 MPa σr＝ 0.33 第 3 层底拉应力为： 0.18 MPa σr＝ 0.31 第 4 层底拉应力为： 0.04 MPa σr＝ 0.10
10.4.5 最小防冻厚度验算:
在季节性冰冻地区的中潮、潮湿路段, 需要进行防冻厚度验算，规范规定采用查表法
道路冻深的确定与材料热物性、横断面类型、路基潮湿类型和冻结指数有关，可按下式计算：
ｈd＝ａ·ｂ·ｃ·sqrt（ｆ） （10－10）
式中：ｈd──路表面至道路冻结线的深度（cm）； ａ──路面结构层的材料热物性系数；