【正文】 8 路面設(shè)計 瀝青路面設(shè)計包括原材料的調(diào)查與選擇、瀝青混合料配合比以及基層材料配合比設(shè)計、各項設(shè)計參數(shù)的測試與選定、路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計、路面結(jié)構(gòu)層厚度驗算以及路面結(jié)構(gòu)方案的比選等。 瀝青混凝土路面概述 （ 1） 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則 ① 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)根據(jù)使用要求及氣候、水文、土質(zhì)等自然條件，密切結(jié)合當(dāng)?shù)貙嵺`經(jīng)驗，將路面作為一個整體考慮，進(jìn)行綜合設(shè)計。 ② 在滿足交通量和使用要求的前提下，應(yīng)遵循“因地制宜、合理選材、方便施工、利于養(yǎng)護(hù)、節(jié)約投資”的原則進(jìn)行路面設(shè)計的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，安全可 靠的方案。 ③ 應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙嵺`基礎(chǔ)，積極推廣成熟的科研成果，積極、慎重地運(yùn)用行之有效的新材料、新工藝、新技術(shù)。 ④ 路面設(shè)計方案應(yīng)充分考慮沿線環(huán)境保護(hù)、自然生態(tài)的平衡，有利于施工、養(yǎng)護(hù)工作人員的健康與安全。 ⑤ 為確保工程質(zhì)量，應(yīng)盡可能選擇有利于機(jī)械化、工廠化施工的設(shè)計方案。（ 2） 瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與方法 ① 世界各國的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，可分為經(jīng)驗法和力學(xué) — 經(jīng)驗法兩大類。經(jīng)驗法主要通過對實驗路或使用道路的實驗觀測，建立路面結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)層組合、厚度和材料性質(zhì)）、車輛荷載（軸載大小和作用次數(shù)）和路面使用性能 三者之間的關(guān)系，如美國的加州承載比（ CBR）法和美國各州公路和運(yùn)輸工作協(xié)會（ AASHTO）法。力學(xué) — 經(jīng)驗法應(yīng)用于力學(xué)原理分析路面結(jié)構(gòu)在荷載與環(huán)境作用下的力學(xué)響應(yīng)量（應(yīng)力、應(yīng)變、位移），建立力學(xué)響應(yīng)量與路面使用性能之間的關(guān)系模型，路面設(shè)計按使用要求，運(yùn)用關(guān)系模型完成結(jié)構(gòu)設(shè)計。我國現(xiàn)行的瀝青路面設(shè)計方法、美國的瀝青學(xué)會（ AI）法和殼牌（ Shell）法均為力學(xué) — 經(jīng)驗法。 ② 我國現(xiàn)行的《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（ JTG D50— 2021）采用彈性層狀體系作力學(xué)分析基礎(chǔ)理論，以雙圓垂直均布荷載作用下的路面整體沉降（彎 沉）和結(jié)構(gòu)層的層底拉應(yīng)力作為設(shè)計指標(biāo)，以疲勞效應(yīng)為基礎(chǔ)，處理軸載標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換與軸載多次重復(fù)作用效應(yīng)。 瀝青路面的設(shè)計計算 （ 1） 設(shè)計交通資料 （見下表 ） ： 表 路面設(shè)計交通資料 序號 車型名稱 前軸重（ KN） 后軸重 （ KN） 后軸數(shù) 后軸輪組數(shù) 后軸距 交通量（ 輛/晝夜 ） 1 小客車 28 1 雙輪組 1617 2 中客車 SH130 1 雙輪組 850 3 大客車CA50 1 雙輪組 133 4 小貨車BJ130 1 雙輪組 1817 5 中貨車CAD50 1 雙輪組 692 6 中貨車EQ140 1 雙輪組 102 7 大貨車JN150 49 1 雙輪組 245 注 ： ?設(shè)計年限為 12 年 ?車道系數(shù)為 ? = ?交通量年平均增長值 r=％ 。 軸載分析： 路面設(shè)計以 BZZ— 100 作為標(biāo)準(zhǔn)軸載，以設(shè)計彎沉值為指標(biāo)驗算瀝青層層底拉應(yīng)力中的累計當(dāng)量軸次。 ① 軸載換算 軸載換算公式： 21 1 )( PPnCCN iiKi??? 式中： N —— 以設(shè)計彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時的標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次（次 /日 ）； in —— 被換算車型的各級軸載作用次數(shù)（次 /日 ）； P—— 標(biāo)準(zhǔn)軸載（ kN）； iP—— 被換算車型的各級軸載（ kN）； 1C —— 被換算車型的軸載系數(shù)； 2C —— 被換算車型的輪組系數(shù)，雙輪組為 ，單輪組為 ，四輪組為 ； K—— 被換算車型的軸載級別。 當(dāng)軸間距大于 3m時，應(yīng)按單獨的一個軸載計算；當(dāng)軸間距小于 3m時，雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)按下列公式計算： )1( ??? mC 式中： m —— 軸數(shù) 軸載換算結(jié)果如下表 所示 ： 表 軸載換算結(jié)果 序號 車型 iP 1C 2C in )( PPnCC ii 1 小客車 前軸 1 1617 1 后軸 28 1 1 1617 7 2 中客車SH130 前軸 1 850 15 后軸 1 1 850 64 3 大客車CA50 前軸 1 133 4 后軸 1 1 133 26 4 小貨車BJ130 前軸 1 1817 2 后軸 1 1 1817 7 5 中貨車CAD50 前軸 1 692 10 后軸 1 1 692 135 6 中貨車EQ140 前軸 1 102 2 后軸 1 1 102 21 7 大貨車JN150 前軸 49 1 245 71 后軸 1 1 245 263 后軸 100 3 1 79 237 ? 628 ② 累計當(dāng)量軸次計算 路面竣工后第一年日平均當(dāng)量軸次： 1N = 628 設(shè)計年限內(nèi)一個車道上累計當(dāng)量軸次： 12 61[ ( 1 ) 1 ] 3 6 5 [ ( 1 0 . 0 8 ) 1 ] 3 6 5 6 2 8 0 . 7 3 . 0 4 5 1 00 . 0 8te rNN r ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?查表可得 交通等級為中等交通。 方案一： 路面各層結(jié)構(gòu)及其力學(xué)參數(shù)（見下表 ） 表 路面結(jié)構(gòu)力學(xué)參數(shù) 層位 結(jié)構(gòu)層材料名稱 厚度 （ cm） 抗壓模量 （ M Pa） 20℃ 劈裂強(qiáng)度 （ M Pa） 1 細(xì)粒式瀝青混凝土 6 1400 2 粗粒式瀝青混凝土 8 1000 3 水泥穩(wěn)定碎石 25 1500 4 天然砂礫 待定 200 — ① 土基回彈模量確定： 該路段處于 Ⅳ 5 區(qū)，為 亞砂土和亞粘土， 干濕狀態(tài)為中濕狀態(tài)， 稠度為 ，查得土基回彈模量為 。 ② 設(shè)計指標(biāo)確定： 本二級公路的設(shè)計，以設(shè)計彎沉值作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行層底拉應(yīng)力計算。 ③ 按彎沉指標(biāo)要求計算天然砂礫層厚度 4h 本公路為二級公路，根據(jù)規(guī)范，公路等級系數(shù) ?cA ，面層為瀝 青混凝土面層 ?sA ，基層為半剛性基層，基層類型系數(shù) ? 。 cmh 61? MPa14001 ?E cmh 61? MPa14001 ??E cmh 82? MPa10002 ?E 待定?H MPa1000?E cmh 253 ? MPa15003 ?E 待定?4h MPa2021 ?E 土基 ?E 土基 ?E （ 2） 設(shè)計彎沉值： e c s Bl N A A A?? 6 0 . 26 0 0 ( 3 . 0 4 5 1 0 ) 1 . 1 1 . 0 1 . 03 3 . 3 3 ( 0 . 0 1 m m )?? ? ? ? ? ?? 1h 6 5? ?? 211000 141400EE ?? 023 2 .5 0 .0 3 31000EE ?? 由 1h ? ? 和 21 EE ? 查諾謨圖得 =? ，由 1h ? ? 和 02 EE ? 查諾莫圖得 1 ? 。 令 ? ?33 .3 3 0. 01sdl l m m?? 則彎沉綜合修正系數(shù)： 0 .3 60 .3 8 01 .6 32021 slEF p? ????? ?????? ?? ? ?0. 38 0. 3633 .33 32 .5 3 20 00 10 .65 57 1 mm? ? ? ?? ? ? ? ??? ? ? ?? 121000scplFE? ?? c 1 2KK??? 聯(lián)立上面兩式得 ： 12 1 1 4 0 0 0 . 0 3 3 3 0 . 6 0 32 2 0 . 7 1 0 . 6 5 6 . 7 5 1 . 3 8 0 . 5 5 7dElK p K F?? ?? ? ?? ? ? ? ? 由 1h ? ?、 02 EE ? 和 2 ? 查諾謨圖得 ? ? 則可反算出： 46. 86H ?? ? ? ?代入當(dāng)量厚度換算公式得， 2 . 4 2 . 441 5 0 0 2 0 04 6 . 8 6 8 2 5 1 0 0 0 1 0 0 0h? ? ? ? ? 解得 4h ? ，取 4h 18cm? （ 3） 各層材料的容許層底拉應(yīng)力： sspR K?? ? ① 細(xì)粒式密級配瀝青混