《道路工程》第八-4章.

8.5.1设计指标路表容许弯沉值lR作为路面结构整体刚度、强度、承载能力的控制指标：lSlR沥青面层和整体性基层底面容许弯拉应力R作为验算指标：rR高温季节沥青材料面层容许剪应力R作为验算指标：aR8.5新建路面设计8.5.2设计弯沉值确定1）路表弯沉的变化规律第一阶段——路面竣工后第一、二年第二阶段——路面竣工后两至四年第三阶段——路面竣工后三四年至路面达到极限破坏状态2）容许弯沉值lR第四级作为路面达到临界破坏状态，路面处于使用期末容许弯沉值lR：路面使用期末，在标准轴载作用下容许出现的最大回弹弯沉值定义沥青路面外观等级划分标准外观等级外观状况路表表面外观特征一好坚实、平整、无裂缝、无变形二较好平整、无变形、少量发裂三中平整、有轻微变形、有少量纵向或不规则裂缝四较坏有明显变形、有较多纵横向裂缝或局部网裂五坏连片严重龟裂（网）裂或有车辙、沉陷3）设计弯沉值ld设计弯沉值ld与竣工验收弯沉值l0及容许弯沉值lR之间关系为：ld=l0=lR/AT式中AT—相对弯沉变化系数，AT=1.2。设计弯沉值与标准轴载累计作用次数的关系：式中ld—路面设计弯沉值，0.01mm；Ne—设计年限内一个车道累计当量轴载；Ac—公路等级系数，高速、一级Ac=1.0；二级Ac=1.1；其他Ac=1.2；As—面层类型系数，沥青混凝土路面As=1.0；其他路面As=1.1；Ab—基层类型系数，半刚性Ab=1.0；柔性Ab=1.6。bscedAAANl2.06008.4.3轴载换算与设计交通量1）以设计弯沉值为指标以及验算沥青面层层底弯拉应力：kiiiiiPPnCCN135.4,2,1式中N—标准当量轴次，次/d；ni—换算车型各级轴载作用次数，次/d；P—标准轴载，kN；Pi—换算车型的各级轴载，kN，Pi25；C1,i—轴数系数。轴距3m，按单轴计算，C1,i=m（轴数）；当轴距3m，按双轴或三轴计算，C1,i=1+1.2(m-1)；C2,i—轮组系数，单轮组C2,i=6.4，双轮组C2,i=1，四轮组C2,i=0.38。（2）进行半刚性基层层底弯拉应力验算kiiiiiPPnCCN18,2,1'''式中Pi—换算车型的各级轴载，kN，Pi50kN；C’1,i—轴数系数。轴距3m，按单轴计算，C’1,i=m（轴数）；当轴距3m，按双轴或三轴计算，C’1,i=1+2(m-1)；C’2,i—轮组系数，单轮组C’2,i=18.5，双轮组C’2,i=1.0，四轮组C’2,i=0.09。3）设计交通量136511NNte式中Ne—设计年限内一个车道的累计当量轴载，次/车道t—设计年限，年，见表8-5N1—营运第一年双向日平均当量轴次，次/d—设计年限内交通量年平均增长率，%—车道系数公路沥青路面设计年限公路等级设计年限（年）公路等级设计年限（年）高速、一级公路15三级公路8二级公路12四级公路6车道系数车道特征车道特征双向单车道1.0双向六车道0.3~0.4双向两车道0.6~0.7双向八车道0.25~0.35双向四车道0.4~0.5沥青路面交通等级交通等级BZZ-100累计标准轴次Ne（次/车道）大型客车及中型以上各种货车交通量[辆/（d车道）]轻交通3106600中等交通3106~1.2107600~1500重交通1.2107~2.51071500~3000特重交通2.510730008.4.4路面弯沉计算1）理论弯沉计算l2）实际弯沉计算lS式中F—综合修正系数。路面设计时lSld，取lS=ld，则：理论弯沉系数为：用途：已知ld，利用综合修正系数F求路面结构厚度。211''2kkEpllll36.0038.01200063.1'2pElFEpFlFlsls36.0038.0200063.1pElFdFpEldl2'13）多层体系换算4）路基土和路面材料的回弹模量（1）路基土回弹模量值E0式中K—土的压实度；wc—土的稠度；A、a、b—随地区和土的类型而异的试验参数。路面设计过程中通常根据自然区划、土性及稠度查表确定值E0高等级公路通常采用低剂量石灰处理时路基回弹模量E0=200~250MPa124.22niiiEEhH等效路表回弹弯沉的结构层换算bcawAKE0（2）路面材料回弹模量值在工程可行性研究阶段及其他道路的初步设计阶段可以查表确定高等级道路，在初步设计阶段，按选定配合比基础上试验确定弯沉计算中沥青混合料采用20C时的抗压回弹模量水泥稳定类材料，采用龄期为90d的抗压回弹模量（弯沉用）二灰、石灰稳定类材料，采用龄期为180d的抗压回弹模量（弯沉用）水泥粉煤灰稳定类材料，采用龄期为120d的抗压回弹模量（弯沉用）沥青混合料设计参数抗压模量（MPa）材料名称20C15C15C劈裂强度（MPa）备注密级配1200~16001800~22001.2~1.6AC-10，AC-13细粒式沥青混凝土开级配700~10001000~14000.6~1.0OGFC沥青玛蹄脂碎石1200~16001600~20001.4~1.9SMA中粒式沥青混凝土1000~14001600~20000.8~1.2AC-16，AC-20密级配粗粒式沥青混凝土800~12001000~14000.6~1.0AC-25密级配1000~14001200~16000.6~1.0ATB-25，ATB-35沥青碎石基层半开级配600~800——AM-25，AM-40沥青贯入式400~600———基层设计参数材料名称配合比或规格要求抗压模量E（MPa）(弯沉计算用)抗压模量E（MPa）(拉应力计算用)劈裂强度（MPa）水泥砂砾4%~6%1000~15003000~42000.4~0.6水泥碎石4%~6%1300~17003000~42000.4~0.6二灰砂砾7：13：801100~15003000~42000.6~0.8二灰碎石8：17：801300~17003000~42000.5~0.8石灰粉煤灰砂砾6：3：16：751200~16002700~37000.4~0.55水泥粉煤灰碎石4：16：801300~17002400~30000.4~0.55石灰土碎石粒料60%700~11001600~24000.3~0.4碎石灰土粒料40%~60%600~9001200~18000.25~0.35水泥石灰砂砾土4：3：25：68800~12001500~22000.3~0.4二灰土10：30：60600~9002000~28000.2~0.3石灰土8%~12%400~7001200~18000.2~0.25石灰土处理路基4%~7%200~350——基层连续级配型300~350——基层骨架密实型300~500——级配碎石底基层、垫层200~250——填隙碎石底基层200~280——未筛分碎石做底基层用180~220——级配砂砾、天然砂砾做底基层用150~200——中粗砂垫层80~100——碎石土的设计参数碎石含量（%）路基干湿类型回弹模量值（MPa）密度（t/m3）含水量（%）干燥90~1002.05~2.257中湿70~802.00~2.20870%潮湿55~651.95~2.1511干燥75~852.00~2.207中湿55~651.95~2.15850~70潮湿45~551.90~2.1011干燥47~571.90~2.1010中湿30~401.85~1.9510~1530~50潮湿20~301.75~1.8515干燥30~401.80~1.9010中湿15~251.70~1.8010~1530潮湿151.60~1.7015例1：已知ld=0.39mm，选用BZZ100为标准轴载，p=0.7MPa，=10.65cm。根据ld确定第三层水泥稳定砂的厚度。解：按设计弯沉计算路面厚度：1）计算综合修正系数2）计算l’63.07.03965.10200010039.063.1200063.136.038.036.0038.0pElFd98.463.065.107.021200039.02'1FpEldl路面结构层参数层次材料名称层厚(cm)抗压回弹模量(20C)(MPa)抗压回弹模量(15C)(MPa)1AC-164120018002AM-3068003水泥稳定砂？1500(弯沉)/3000(拉应力)4石灰土15400(弯沉)/1200(拉应力)5土基393）进行3层体系换算H=3.410.65=36.2cmh3=14.6cm取h3=15cm。3424.24.234.223.124.148004001580015006hhEEhHiiih1=4cmE1=1200MPah2=6cmE2=800MPah=h1=4cmE1=1200MPah3=?E3=1500MPah4=18cmE4=400MPaH=?cmE2=800MPaE0=39MPaE0=39MPa弯沉3层体系换算图h/=4/10.65=0.38E2/E1=800/1200=0.67查图得：=7.3h/=4/10.65=0.38E0/E2=39/800=0.05查图得：k1=1.068.00.13.798.4'12kklk2=0.68h/=0.38E0/E2=0.05查图得：H/=3.48.4.5路面结构层的应力验算及防冻层厚度检验1）路面结构层弯拉应力验算2）多层路面换算（1）上层底面弯拉应力2122221111nnpmmprrrrrr119.0114nxixixixiiEEHEEhh多层体系计算上层底面弯拉应应力换算图式中r1—三层体系上层底面弯拉应力；r2—三层体系中层底面弯拉应力。、m1、m2、n1、n2—查三层体系上层、中层底面弯拉应力系数诺模图。（2）中层底面弯拉应力（3）结构层材料的计算模量和强度验算结构弯拉应力时，各层模量均采用抗压回弹模量沥青混凝土面层采用15C时的抗压回弹模量和劈裂强度水泥稳定类材料为龄期90d的抗压回弹模量（拉应力用）和劈裂强度二灰、石灰稳定类材料为龄期180d的抗压回弹模量（拉应力用）和劈裂强度水泥粉煤灰稳定类材料为龄期120d的抗压回弹模量（拉应力用）和劈裂强度2142niniiEEhh多层体系计算中层底面弯拉应应力换算图（4）结构层材料的容许拉应力sspRK式中R—容许拉应力，MPa；sp—沥青混凝土或半刚性材料在规定温度和龄期的劈裂强度，MPa；Ks—抗拉强度结构系数。沥青混凝土面层：cesANK/09.022.0无机结合料稳定集料类：cesANK/35.011.0无机结合料稳定细粒土类：cesANK/45.011.03）路面结构层的剪应力验算破坏面上的剪应力a和正应力a为：sin21cos21313131aasin1cos1mama路表面轮缘计算点D在f=0.3条件下的m、1可直接查图，其他f计算：面层材料的抗剪强度和容许剪应力R路面材料的容许剪应力：tanacKRpfpffmmf)3.0(46.0)3.0(3.1)3.0(11)3.0(式中K—抗剪结构强度系数。停车站、交叉口等缓慢制动处（f=0.2），沥青混合料的抗剪强度结构系数为：15.033.0tcNAK式中Nt—停车站、交叉口在设计年限内同一位置累计标准轴载作用次数。紧急制动情况下（f=0.5）：cAK2.1多层路面换算换算方法与弯沉计算相同，既以沥青面层为上层、将其下和路基之上各层换算为中层结