【正文】 沿途有大量碎石，并有水泥、石灰粉煤灰等供應(yīng)，根據(jù)預(yù)測該路交通量組成如表9—1所示，使用年限內(nèi)，%。表9—1 預(yù)測交通組成車型前軸重（KN）后軸重（KN）后軸數(shù)后軸輪組成后軸距（cm）交通量（次）東風(fēng)EQ1401雙——500黃河JN1501雙——400黃河JN1621雙——200交通1411雙——400延安CZ3612雙150延安SX1612雙1001．軸載分析路面設(shè)計(jì)以雙輪單載100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載。(1)當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉為指標(biāo)及驗(yàn)算瀝青層底拉應(yīng)力時(shí)，各級軸載換算采用公式N=計(jì)算，小于25KN的軸載不計(jì)，計(jì)算結(jié)果見表9—2所列。表9—2 軸載換算結(jié)果匯總表 車型（KN）東風(fēng)后軸11500黃河JN150前軸1400后軸11400黃河JN162前軸1200后軸11200交通141前軸1400后軸11400長征CZ361前軸1150后軸1150延安SX161前軸1100后軸1100合計(jì)：=二級公路瀝青路面的設(shè)計(jì)年限為12年，則設(shè)計(jì)使用期累計(jì)當(dāng)量軸次為：== =6365574次(2)當(dāng)驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力時(shí)，各級軸載采用公式=計(jì)算，小于500KN軸載不計(jì)，計(jì)算結(jié)果如表9—3所示：表9—3 軸載換算結(jié)果總匯表車型（KN）東風(fēng)EQ140后軸1500黃河JN150后軸1400黃河JN162前軸1200后軸1200交通141后軸1400長征CZ361后軸3150延安SX161前軸1100后軸3100合計(jì)：=則半剛性基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算的累計(jì)當(dāng)量軸次為：== =5931673次 瀝青結(jié)構(gòu)組合應(yīng)該結(jié)合交通荷載、環(huán)境因素和當(dāng)?shù)亟ㄖ牧系葪l件，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角落出發(fā)，選擇經(jīng)濟(jì)合理的路面結(jié)構(gòu)體系，以充分發(fā)揮路面各層及結(jié)構(gòu)的整體效能[15]。 選擇面層類型和等級是路面組合設(shè)計(jì)的第一步。由于面層直接承受行車荷載和環(huán)境因素作用，因此亦選擇強(qiáng)度高、耐磨、穩(wěn)定性好的材料作面層。公路等級越高、交通量越大，面層的等級也就越高，見表9—4為適應(yīng)不同公路等級的路面類型。表9—4 選擇面層類型 公路等級路面等級面層類型設(shè)計(jì)年限設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn) （抽次/車道）高度公路一級公路高級路面瀝青混泥土15400104二級公路高級路面瀝青混泥土12200104~400104次高級路面熱拌瀝青碎石、瀝青貫入式10100104~200104三級公路次高級路面乳化瀝青碎石、瀝青表面處治810104~100104四級公路中級路面水結(jié)碎石、泥結(jié)碎石、級配碎石、半整齊石塊路面5≤10104地基路面粒料改善土5作用于路面上的行車荷載，在路面結(jié)構(gòu)中所產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變隨深度的增加而降低。因此，早進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)組合時(shí)，各結(jié)構(gòu)層應(yīng)按照強(qiáng)度和剛度自上而下遞減的規(guī)律組合，以充分發(fā)揮各層次材料的性能。同時(shí)考慮到面層強(qiáng)度、剛度高，造價(jià)也高，而基層和底層強(qiáng)度、剛度較低，造價(jià)也較低這一情況，在厚度組合式，宜從上到下、由薄到厚，已達(dá)到經(jīng)濟(jì)的目的。[16]由于直接承受行車荷載和環(huán)境因素的作用，要求用強(qiáng)度高、剛度高。穩(wěn)定性好的材料作面層。高等級公路上的瀝青面層通常采用兩層或三層。表面層采用中粒式或細(xì)粒式瀝青混泥土，中面層采用和底面層中粒式和粗粒式瀝青混泥土。采用瀝青貫入碎石作面層，通常需在其上加鋪瀝青表面處治或?yàn)r青砂做封層，或?qū)⑵渥龀缮习柘仑炇?，以防止面層滲水。各級公路瀝青面層推薦如表9—5所示。表9—5 瀝青層推薦厚度 公路等級推薦厚度（cm）公路等級推薦厚度（cm）高速公路12~18三級公路2~4一級公路10~15四級公路1~二級公路5~10————路面結(jié)構(gòu)是由各自結(jié)構(gòu)特性的不同結(jié)構(gòu)組成。在組合時(shí)要注意相鄰層次的相互影響，盡量避免和消除相鄰層次間的不利影影響[16]。此外，在軟弱潮濕的路基上，不宜直接鋪筑碎石基層，以防止污染基層或產(chǎn)生過大的變形。為保證路面結(jié)構(gòu)層之間傳遞應(yīng)力的連續(xù)性和結(jié)構(gòu)的整體性，層間結(jié)合應(yīng)盡量緊密穩(wěn)定[17]。在濕度較大的某些中濕和潮濕路段上鋪瀝青路面，由于瀝青面層不透氣，使得路基和基層中因溫度和濕度坡差向上積聚的水分無法通過面層排除，如果基層水穩(wěn)定性不好，例如含泥量較多，朔性指標(biāo)較大的泥結(jié)碎石、級配礫石等，一旦遇水變軟，強(qiáng)度、剛度急劇下降，致使路面破壞。因此，一般應(yīng)選擇水穩(wěn)定好的材料作瀝青面層的基層，特別是中濕潮濕路段[18]。此外，在路基水溫地質(zhì)條件較差的潮濕和過濕路段，除加強(qiáng)路基排水外，可采用低劑量石灰穩(wěn)定路基土上層或加設(shè)粒料墊層等技術(shù)措施進(jìn)行綜合處理，以改善路基水溫狀況。并保證處理后土基回彈模量不小于25MPa。本次設(shè)計(jì)，經(jīng)計(jì)算，路面設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)一個車道上累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次為600104次左右，根據(jù)表9—5面層類型性的選擇，面層宜選擇瀝青混泥土，又由于該路路面等級高，所承受交通量較重，因此采用三層式結(jié)構(gòu)，即表面層采用4cm厚的細(xì)粒式密集配瀝青混泥土，中面層采用5cm厚中粒式密集配瀝青混泥土，下層面采用6cm厚粗粒式密集配混泥土。 本次設(shè)計(jì)有高填深挖，高填處離地表水較遠(yuǎn)，填面干燥，路面稠度=1，土基回彈模量E0=40MPa。深挖處離地下水較近，處于過濕地段，路面稠度=，E0= MPa。 按設(shè)計(jì)彎沉計(jì)算厚度時(shí)采用20℃抗彎模量，細(xì)粒式瀝青混泥土1400MPa，中粒式密級配瀝青混泥土1200MPa，粗粒式密級配瀝青混泥土1000MPa，二灰碎石抗壓模量1500MPa，石灰土抗壓模量550MPa。15℃時(shí)，細(xì)粒式瀝青混泥土2000MPa，中粒式密級配瀝青混泥土1800MPa，粗粒式密級配瀝青混泥土1400MPa。劈裂強(qiáng)度：，。(1)設(shè)計(jì)彎沉 二級公路取=，面層瀝青混泥土，取=，半剛性基層，地基層總厚度大于20cm，取=。=600AsAb=600=（mm）(2)驗(yàn)算各層材料容許拉應(yīng)力=/細(xì)粒式密集配瀝青混凝土K=AS/Ac==/=中粒式密級配瀝青混凝土KS=AS/Ac==/=粗粒式密級配瀝青混凝土 KS=AS/Ac ==/=石灰石 KS=AS/Ac==/=水泥石灰 KS=AS/Ac==/=經(jīng)計(jì)算，(mm)對于深挖過濕路面設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)見表9—6所示。表9—6 設(shè)計(jì)參數(shù)匯總表 材料名稱厚度（cm）20℃抗壓模量15℃抗壓模量容許拉應(yīng)力細(xì)粒式瀝青混凝土414002000中粒式瀝青混凝土512001800粗粒式瀝青混凝土610001400二灰碎石201500——石灰土？550——土基——————路面厚度是根據(jù)多層彈性理論，并考慮到路面實(shí)際使用情況以及計(jì)算的合理性，一層間接觸條件為完整連續(xù)體系時(shí)，在雙圓均布荷載作用下，輪隙中心處實(shí)測路表彎沉值Ls等于設(shè)計(jì)彎沉值Ld的原則進(jìn)行計(jì)算。目前均采用多層體系分析及設(shè)計(jì)程序進(jìn)行任意多層結(jié)構(gòu)的彎沉計(jì)算及厚度設(shè)計(jì)。如圖9—2所示。圖9—2路表彎沉計(jì)算公式由于力學(xué)計(jì)算模型與實(shí)際路面的差異，以及土基、路面材料的非線性及參數(shù)理論值與實(shí)際狀態(tài)的差異等因素，使理論彎沉值的實(shí)測彎沉值之間存在一定誤差，因此需要對理論彎沉值進(jìn)行修正，通過大量實(shí)測資料進(jìn)行分析，得到如下實(shí)測彎沉和理論彎沉值關(guān)系：F=在進(jìn)行路面厚度計(jì)算時(shí)，先進(jìn)性路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)，即先擬定路面各結(jié)構(gòu)層，確定土基回填模量、結(jié)結(jié)構(gòu)層材料回填模量和劈裂強(qiáng)度等力學(xué)強(qiáng)度參數(shù)，并先擬定某基層或底基層作為設(shè)計(jì)層，擬定面層和其他各層的厚度[19]。通常對于采用半剛性基層、底基層的瀝青路面，可選任一層為設(shè)計(jì)層；當(dāng)采用半剛性基層、粒料累材料為底基層時(shí)，通常應(yīng)擬定面層、底基層厚度，以半剛性基層為設(shè)計(jì)層；當(dāng)采用柔性基層、底基層的瀝青路面時(shí)宜擬定面層、底基層的厚度，求算基層厚度，此時(shí)，如計(jì)算出的柔性基層（粒料類基層）厚度過大，可考慮選用瀝青碎石作上基層，以減薄路面厚度，同時(shí)增加結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。F===這是一個多層體，對于深挖過濕路面計(jì)算式可先將多層體系轉(zhuǎn)換為當(dāng)量體系，求出中間層的厚度H，然后再求出基層厚度，轉(zhuǎn)換見下表9—7。表9—7 多層體系轉(zhuǎn)換表h1=4cmE1=1400MPah1=4cmH=？cmE1=1400MPaE2=1200MPaE0=h2=5cmE2=1200MPah3=6cmE3=1000MPah4=20cmE2=1500MPah5=？cmE5=550MPa土基——由h/==，==， 查表得=由h/==，==，查表得K1=L===K2===由h/==， ==，K2=，查表得=，從而H==根據(jù)等級路基彎沉的結(jié)構(gòu)層轉(zhuǎn)換公式：H=+hi=6+20+h5+5=++ h5+5=所以h5 =，取24cm。對于高填干燥路面設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)見表9—8所示。表9—8 設(shè)計(jì)參數(shù)匯總表 材料名稱厚度（cm）20℃抗壓模量15℃抗壓模量容許拉應(yīng)力細(xì)粒式瀝青混凝土414002000中粒式瀝青混凝土512001800粗粒式瀝青混凝土610001400二灰碎石201500——石灰土？550——土基——40————對于高填干燥路面，計(jì)算式可先將多層體系轉(zhuǎn)換為當(dāng)量體系，求出中間層的厚度H，然后再求出基層厚度，轉(zhuǎn)換見下表9—9。表9—9 轉(zhuǎn)換表h1=4cmE1=1400MPah1=4cmH=？cmE1=1400MPaE2=1200MPaE0=40MPah2=5cmE2=1200MPah3=6cmE3=1000MPah4=20cmE2=1500MPah5=？cmE5=550MPa土基——F===由h/==， ==，查表得=由h/==, ==，查表得K1=L===K2===由h/==, ==，K2=，查表得=從而H==。根據(jù)等級路基彎沉的結(jié)構(gòu)層轉(zhuǎn)換公式：H=+hi=6+20+h5+5=++ h5+5=所以h5 =。，深挖為24cm。 彎拉應(yīng)力驗(yàn)算 (1)粗粒式密集配瀝青混凝土底層彎拉應(yīng)力h=4+5+6=H=20+16= 由==， ==，查諾謨圖得為壓應(yīng)力，不需驗(yàn)算，由此可知細(xì)粒式、中粒式瀝青混凝土層底均為壓應(yīng)力。(2)水泥碎石底層彎拉應(yīng)力h=4+5+6+20=H=16cm== == ∴查諾謨圖得=== == == ∴查諾謨圖得m1=== == == ∴查諾謨圖得m2==pm1m2==＜=(3)石灰土底層彎拉應(yīng)力 h= H=16cm== == == === n1= n2==pn1n2==＜= 由以上計(jì)算結(jié)果得知，路面滿足設(shè)計(jì)要求。 (1)粗粒式密集配瀝青混凝土底層彎拉應(yīng)力h=4+5+6=H=20+24= 由== == 查諾謨圖得為壓應(yīng)力，不需驗(yàn)算，由此可知細(xì)粒式、中粒式瀝青混凝土層底均為壓應(yīng)力。(2)水泥碎石底層彎拉應(yīng)力h=4+5+6+20=H=24cm== == ∴查諾謨圖得=== == == ∴查諾謨圖得m1=== == == ∴查諾謨圖得m2==pm1m2==＜=(3)石灰土底層彎拉應(yīng)力h= H=24cm== == == === n1= n2==pn1n2==＜= 由以上計(jì)算結(jié)果得知，路面滿足設(shè)計(jì)要求。