【正文】 路面設(shè)計(jì) 交通條件汽車荷載既是路基路面的服務(wù)對(duì)象，又是造成路基路面結(jié)構(gòu)損傷的主要原因。它是不斷移動(dòng)著的、具有振動(dòng)和沖擊影響的動(dòng)荷載，汽車荷載的特性包括汽車輪重與軸重的大小與特性、不同車型車軸的布置、汽車軸載的時(shí)間分布特性、以及汽車靜態(tài)與動(dòng)態(tài)荷載的特性比較等不同方面。荷載狀況是路面設(shè)計(jì)的的首要考慮因素。表61 交通量調(diào)查表型號(hào)前軸載(KN)后軸載(KN)后軸數(shù)輪組數(shù)軸距(cm)交通量(輛/日)黃河JN1501雙450湘江HQP402雙3m550東風(fēng)EQ1552雙3m500長(zhǎng)征XD9802雙3m500東風(fēng)EQ1401雙600三菱T653B1雙650江淮HF1501雙400解放CA501雙450表62 交通量年增長(zhǎng)率序號(hào)分段時(shí)間(年)交通量年增長(zhǎng)率159％257％356％集料是瀝青路面材料中礦物質(zhì)料粒的通稱，在路面材料中起骨架作用和填充作用。有時(shí)需數(shù)種粗、細(xì)粒料混合組成所需要的粒度級(jí)配。集料中把粒徑在 ，。根據(jù)來(lái)源不同，集料可分為天然集料和人造集料兩大類。天然集料有碎石、礫石、砂、石屑等；人造集料有燒礬土、穩(wěn)定的堅(jiān)實(shí)冶金礦渣等。瀝青路面用的集料應(yīng)潔凈無(wú)泥，粗集料的顆粒宜接近立方體，多棱角，少扁片長(zhǎng)條，其抗壓強(qiáng)度不宜小于60MPa，作重車道面層者，不宜小于80 MPa，而且能耐磨耗。集料和瀝青材料應(yīng)有良好的粘著力，不易經(jīng)水的侵蝕而剝落，如集料和瀝青粘著不良，應(yīng)摻入有效的抗剝落劑改善。選配集料時(shí)，分層鋪澆的應(yīng)為粒徑相近的各檔的同粒徑集料；拌制混合料的則常需有大小粒徑按規(guī)格配合的級(jí)配集料，這類集料也可采用分檔不同的同粒徑集料按比例摻合而成。 以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)（1）軸載換算根據(jù)我國(guó)公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范中提出的軸載換算公式，當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)及瀝青層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，規(guī)定要求凡軸載大于25KN、小于130kN的各級(jí)軸載（包括車輛的前、后軸）的作用次數(shù)，均按以下公式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載軸載換算采用如下的計(jì)算公式： （61）式中：N—以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量次數(shù)（次/d） ni—被換算車型的各級(jí)軸載作用次數(shù)（次/d） P—標(biāo)準(zhǔn)軸載（KN） Pi—被換算車型的各級(jí)軸載（KN） C1—被換算車型的軸數(shù)系數(shù)，當(dāng)軸間距大于3m時(shí),按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算，當(dāng)軸間距小于3m時(shí)，軸數(shù)系數(shù)C1=1+(m1)，m是軸數(shù)。 C2—被換算車型的輪組系數(shù)，， K—被換算車型的軸載級(jí)別(2)累計(jì)當(dāng)量軸次計(jì)算在設(shè)計(jì)年限內(nèi)，一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量軸次按下式計(jì)算 （62）式中：—設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)當(dāng)量軸次（次）；T—設(shè)計(jì)使用年限，由設(shè)計(jì)資料可知t=12年； —路面竣工后第一年雙向日平均當(dāng)量軸次（次/d）；表63車道系數(shù)車道特征車道系數(shù)車道特征車道系數(shù)單車道四車道～雙車道有分隔六車道～無(wú)分隔～—設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量的平均增長(zhǎng)率（%），通過調(diào)查預(yù)測(cè)確定交通量年增長(zhǎng)率為見下表61；—車道系數(shù)見表63；根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，許禹一級(jí)公路瀝青路面的設(shè)計(jì)年限取15年，～。按上述公式計(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次。 以半剛性基層層底拉應(yīng)力作為設(shè)計(jì)指標(biāo)把各級(jí)軸載的作用次數(shù)按照公式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量作用次數(shù) (63)—以半剛性材料層的拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次（次/d） —被換算車型的軸數(shù)系數(shù)，當(dāng)軸間距離大于3m時(shí),按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算，C1=1+2(m1)，m是軸數(shù)，當(dāng)軸間距離小于3m時(shí)，應(yīng)該考慮軸數(shù)系數(shù)。 —輪組系數(shù)，，按照公式83，將設(shè)計(jì)資料中所給的交通量都換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)。 初步擬定路面組合方案設(shè)計(jì)年限 15 車道系數(shù) 4 序號(hào) 分段時(shí)間(年) 交通量年增長(zhǎng)率 1 5 9 ％ 2 5 7 ％ 3 5 6 ％ 路面結(jié)構(gòu)組合. 路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)及瀝青層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí) : 路面竣工后第一年日平均當(dāng)量軸次 : 2100 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次 : 8125089 當(dāng)進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí) : 路面竣工后第一年日平均當(dāng)量軸次 : 1284 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次 : 4967912 公路等級(jí) 一級(jí)公路 公路等級(jí)系數(shù) 1 面層類型系數(shù) 1 基層類型系數(shù) 1 路面設(shè)計(jì)彎沉值 : ()1 細(xì)粒式瀝青混凝土 3 cm 2 中粒式瀝青混凝土 4 cm 3 粗粒式瀝青混凝土 6 cm 4 石灰粉煤灰土 20cm 5 石灰粉煤灰砂礫 25 cm 層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱 劈裂強(qiáng)度(MPa) 容許拉應(yīng)力(MPa) 1 細(xì)粒式瀝青混凝土 4 2 中粒式瀝青混凝土 1 34 3 粗粒式瀝青混凝土 8 24 4 石灰粉煤灰土 2 08 5 石灰粉煤灰砂礫 4 21 根據(jù)上面的計(jì)算可知設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道的累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次約大于500萬(wàn)次，根據(jù)規(guī)范《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTGD502004》和設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求可確定路面等級(jí)為一級(jí)路面，面層類型采用瀝青混凝土，設(shè)計(jì)年限為15年。 確定土基的回彈模量（1） 此路為新建路面，根據(jù)設(shè)計(jì)資料可知路基干濕狀態(tài)為干燥狀態(tài)。（2） 根據(jù)設(shè)計(jì)資料，由設(shè)計(jì)規(guī)范《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ01497》,該路段處于Ⅱ5區(qū)，為黏性土。（3） 查設(shè)計(jì)規(guī)范《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ01497》中“二級(jí)自然區(qū)劃個(gè)土組土基回彈模量參考值”表的土基回彈模量為45MPa。 新建路面結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算新建路面結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算 公 路 等 級(jí) ： 一級(jí)公路 新建路面的層數(shù) ： 5 標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載 ： BZZ100 路面設(shè)計(jì)彎沉值 ： () 路面設(shè)計(jì)層層位 ： 4 設(shè)計(jì)層最小厚度 : 15 (cm) 層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱 厚度(cm) 抗壓模量(MPa) 抗壓模量(MPa) 容許應(yīng)力(MPa) (20℃) (15℃) 1 細(xì)粒式瀝青混凝土 3 1400 2000 4 2 中粒式瀝青混凝土 4 1200 1600 34 3 粗粒式瀝青混凝 6 900 1200 24 4 石灰粉煤灰土 ? 1500 1500 08 5 石灰粉煤灰砂礫 25 1000 1000 21 6 土基 45 按設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算設(shè)計(jì)層厚度 : LD= () H( 4 )= 15 cm LS= () H( 4 )= 20 cm LS= () H( 4 )= cm(僅考慮彎沉) 按容許拉應(yīng)力驗(yàn)算設(shè)計(jì)層厚度 : H( 4 )= cm(第 1 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求) H( 4 )= cm(第 2 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求) H( 4 )= cm(第 3 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求) H( 4 )= cm(第 4 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求) H( 4 )= cm(第 5 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求) 路面設(shè)計(jì)層厚度 : H( 4 )= cm(僅考慮彎沉) H( 4 )= cm(同時(shí)考慮彎沉和拉應(yīng)力) 驗(yàn)算路面防凍厚度 ： 路面最小防凍厚度 40 cm 驗(yàn)算結(jié)果表明，路面總厚度滿足防凍要求 。 通過對(duì)設(shè)計(jì)層厚度取整, 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果如下: 細(xì)粒式瀝青混凝土 3 cm 中粒式瀝青混凝土 4 cm 粗粒式瀝青混凝土 6 cm 石灰粉煤灰土 18cm 石灰粉煤灰砂礫 25 cm 土基 竣工驗(yàn)收彎沉值和層底拉應(yīng)力計(jì)算由于方案A為最優(yōu)方案，此處只對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)算。竣工驗(yàn)收彎沉值和層底拉應(yīng)力計(jì)算竣工驗(yàn)收彎沉值和層底拉應(yīng)力計(jì)算 公 路 等 級(jí) : 一級(jí)公路 新建路面的層數(shù) : 5 標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載 : BZZ100竣工驗(yàn)收彎沉值和層底拉應(yīng)力計(jì)算 公 路 等 級(jí) : 一級(jí)公路 新建路面的層數(shù) : 5 標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載 : BZZ100層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱 厚度(cm) 抗壓模量(MPa) 抗壓模量(MPa) 計(jì)算信息 (20℃) (15℃) 1 細(xì)粒式瀝青混凝土 3 1400 2000 計(jì)算應(yīng)力 2 中粒式瀝青混凝土 4 1200 1600 計(jì)算應(yīng)力3 粗粒式瀝青混凝土 6 900 1200 計(jì)算應(yīng)力4 石灰粉煤灰土 18 1400 1400 計(jì)算應(yīng)力 5 石灰粉煤灰砂礫 25 1000 1000 計(jì)算應(yīng)力 6 土基 45 計(jì)算新建路面各結(jié)構(gòu)層及土基頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 : 第 1 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= () 第 2 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= () 第 3 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= () 第 4 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= () 第 5 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= () 土基頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= ()(根據(jù)“基層施工規(guī)范”第88頁(yè)公式) LS= 207 ()(根據(jù)“測(cè)試規(guī)程”第56頁(yè)公式) 計(jì)算新建路面各結(jié)構(gòu)層底面最大拉應(yīng)力 : 第 1 層底面最大拉應(yīng)力 σ( 1 )= (MPa) 第 2 層底面最大拉應(yīng)力 σ( 2 )= (MPa) 第 3 層底面最大拉應(yīng)力 σ( 3 )= (MPa) 第 4 層底面最大拉應(yīng)力 σ( 4 )= (MPa) 第 5 層底面最大拉應(yīng)力 σ(