路面结构设计

11沥青路面设计1.1路面设计原则①路面设计应根据使用要求和气候、水文等自然条件，结合当地实际经验进行。②在满足交通量和使用要求的前提下,应因地制宜,选择合理方案。③结合当地实际，在路面设计方案中应用有效的新材料、新工艺、新技术。④路面设计方案应注重环境保护和施工人员的健康安全。⑤为提高路面工程质量，应进行机械化施工。⑥高速公路和一级公路的路面不得分期修建。1.2新建沥青路面设计1.2.1设计标准①由《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2017）可得，路面结构的目标可靠度和目标可靠指标不应低于表1.1的规定1.1目标可靠度和目标可靠指标公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路目标可靠度（%）9590858070目标可靠指标β1.651.281.040.840.52②该公路为二级公路，根据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2017）的规定（如下表1.2所示）路面结构设计年限为12年。1.2路面结构设计使用年限（年）公路等级设计使用年限公路等级设计使用年限高速公路、一级公路15三级公路10二级公路12四级公路8③采用下表1.3的参数，标准荷载为BZZ-100。表1.3设计轴载的参数1设计轴载（KN）轮胎接地压强（Mpa）单轮接地当量圆直径（mm）两轮中心距（mm）1000.70213.0319.51.2.2交通荷载参数分析①根据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2017）附录A.1车型分类。②交通数据调查该项目交通量见表1.4，交通增长率为7.0%，方向系数取0.5，可靠度系数β取为1.04，根据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2017）采用水平3的车道系数，根据表1.5取为1.0。表1.4交通组成交通组成交通量（辆/日）车型交通组成交通量（辆/日）车型小客车739小跃进NJ131105小大客车285大五十铃NPR595G66中北京BJ130250小江淮HF140A196中交通SH361102大江淮HF150155中太拖拉13883大东风KM340189中金杯SY132395小东风SP9135B85特大金杯SY450345小五十铃EXR181L46特大1.5车道系数单向车道数123≥4高速公路-0.70-0.850.45-0.600.40-0.50其他等级公路1.000.50-0.750.50-0.75-各类车型技术参数见表1.6。表1.6各类车型技术参数车型前轴重（KN）后轴重（KN）后轴数后轴轮组数后轴距（m）交通量（辆/日）小客车19.327.9120739大客车49981202852根据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2017）附录A.1.2，交通荷载按车型可分为1类车、2类车、3类车、4类车和5类车，1类车不需要考虑轴载换算。表1.7车型分类2类车3类车4类车5类车车型大客车小客车北京BJ130金杯SY132金杯SY450跃进NJ131太拖拉138交通SH361江淮HF140A东风KM340江淮HF150五十铃NPR595G东风SP9135B五十铃EXR181L交通量（辆/日）10241095791131车辆类型分布系数确定：新建路面设计可采用水平二或水平三，本项目采用水平三；整体式货车占比：66.3%131791109510241317911095拖挂车占比：无拖挂车，取为0%水平三，根据交通历史数据或经验数据按《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2017）表A.2.6-1确定公路TTC分类，采用表A.2.6-2规定车辆类型分布系数。分类为TTC4类。TTC4类车辆类型分布系数见表1.8。表1.8TTC4类车辆类型分布系数（％）北京BJ13013.5527.2120250交通SH36160110222102太拖拉13851.48022283金杯SY13212.827.6120395金杯SY45011.828120345跃进NJ13120.238.2120105五十铃NPR595G23.54412066江淮HF140A18.941.8120196江淮HF15045.1101.5120155东风KM34024.667.8120189东风SP9135B20.172.622485五十铃EXR181L60100324463车辆类型2类3类4类5类6类7类8类9类10类11类TTC428.943.95.50.09.42.04.63.42.30.1③当量轴载换算系数根据规范，各类车辆的当量设计轴载换算系数mhmhPEREALFPEREALFEALFmlmlm(1.1)式中：EALFml—m类车辆中非满载车的当量设计轴载换算系数；EALFmh—m类车辆中满载车的当量设计轴载换算系数；PERml—m类车辆中非满载车所占的百分比；PERmh—m类车辆中满载车所占的百分比。本项目各类车型非满载车与满载车所占比例见表1.9表1.9非满载车与满载车所占比例（%）车辆类型2类3类4类5类非满载车比例85906575满载车比例15103525④当量轴载累计作用次数52m1mmEALFVCDFLDFDDFAADTTN（1.2）1365]1)1[(NNte（1.3）1）按沥青混合料永久变形计算当量设计轴载累计作用次数2.02525%6.375%6.01.92535%4.265%7.00.7710%4.190%0.41.115%2.885%8.05432EALFEALFRALFEAKF3041285739131185606109552m1AADTTEALFVCDFLDFDDFAADTTNmm其中：DDF方向系数取0.5LDF车道系数取1.07563001.071158.32%7365]1%)71[(365]1)1[(1158.3202.0255.5%1.92543.9%0.7728.9%1.110.530411211NNNte42）按无机结合料层疲劳开裂计算当量设计轴载累计作用次数18.67525%72.975%6.048.35535%137.665%3.032.5910%314.290%1.35.7515%35.585%5.05432EALFEALFRALFEAKF3184937484.28324.31%7365]1%)71[(365]1)1[(28324.31018.6755.5%48.35543.9%32.5928.9%5.7510.530411211NNNte3）按路基顶面竖向压应变为设计指标时计算当量设计轴载累计作用次数3.62525%12.475%7.03.66535%8.865%0.90.9210%5.690%0.40.94515%2.985%6.05432EALFEALFRALFEAKF985.72214481335.85%7365]1%)71[(365]1)1[(1335.8503.6255.5%3.66543.9%0.9228.9%0.94510.530411211NNNte⑤确定交通荷载等级根据计算或一级沥青路面结构分析软件（APAD，好路网注册）得到本公路使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量为：（辆）日）（辆992777.41520.57%3651]-7%)[(1/1520.510.53041121QQ由《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2017）表3.0.4得此公路交通荷载等级为重交通等级。1.2.3路面材料参数初拟路面结构如表1.10所示表1.10初拟路面结构结构层编号层位材料类型厚度（mm）模量（Mpa）泊松比1上面层SMA-1360115000.252下面层沥青混合料AC-16100120000.253上基层水泥稳定碎石200200000.2554中基层二级配碎石200200000.255底基层级配碎石2002000.356土基59.50.4按规范路基标准状态下回弹模量取50MPa（沥青路面设计规范表5.2.2），根据土质查表得标准状态下路基动态回弹模量Mr取70MPa（路基设计规范附表B-1），回弹模量温度调整系数Ks取1.0（沥青路面设计规范附表B.1.1），干湿与冻融循环作用折减系数Kη取0.85。则，经过干湿与冻融循环作用折减的路基顶面回弹模量为）（pa59.50.8570M路基回弹模量设计值00Epa5.597085.01MMKKERs1.2.4路面结构验算根据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2017）表1.2.1可得，本设计设计指标应主要验算沥青层混合料永久变形量和无机结合料稳定层层底拉应力。①沥青混合料永久变形验算根据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2017）附表G.1.2，基准等效温度Tζ为26.5℃，29.06160016.05.26016.0TapefhT根据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2017）B.3.1条规定的分层方法，将沥青混合料层分为9个层次，分层情况如表1.11所示表1.11路面分层情况分层编号123456789分层厚度151515152020202020根据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2017）B.3.2的公式计算各层的永久变形量和沥青混合料层总的永久变形量。计算各分层的永久变形量和沥青混合料总的永久变形量，oiieipefRiARhhNpTR)/(k1031.2048.0380.193.2-81（1.4）其中：50.141018.8h1053.19731.0)(K224-121aaziiRihdZdd-4.86850.141601018.81601053.1222-49.0105.1h108.7832-72aahd0.689.0160105.1160108.7832-76Z1=15，Z2=22.5，Z3=37.5，Z4=52.5，Z5=70，Z6=90，Z7=110，Z8=130，Z9=15015122.5237.5352.547056K(-4.8680.6815)0.97313.54K(-4.8680.6822.5)0.97315.65K(-4.8680.6837.5)0.97317.42K(-4.8680.6852.5)0.97317.37K(-4.8680.6870)0.97316.34K(-4.8680.689RRRRRR901107130815090)0.97314.84K(-4.8680.68110)0.97313.48K(-4.8680.68130)0.97312.41K(-4.8680.68150)0.97311.63RRR设计车道上当量设计轴载累计作用次数Ne=7563001.07，车载试验试件厚度h0=50mm，Roi=2.5，计算各层的永久变形量0.262.5)50/20(7563001.070.3829.061.631031.20.472.5)50/20(7563001.070.4329.062.411031.20.92.5)50/20(7563001.070.529.063.481031.21.532.5)50/20(7563001.070.5629.064.841031.22.472.5)50/20(7563001.070.6329.066.341031.22.412.5)50/15(7563001.070.6729.067.371031.22.562.5)50/15(7563001.070.6929.067.421031.222.5)50/15(75