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三长线新建路面设计1.项目概况与交通荷载参数该项目位于江西省，属于一级公路，起点桩号为K0+000，终点桩号为K44+086，设计使用年限为15.0年，根据交通量OD调查分析，断面大型客车和货车交通量为3855辆/日,交通量年增长率为5.0%,方向系数取55.0%,车道系数取60.0%。根据交通历史数据，按表A.2.6-1确定该设计公路为TTC3类，根据表A.2.6-2得到车辆类型分布系数如表1所示。表1.车辆类型分布系数车辆类型2类3类4类5类6类7类8类9类10类11类车型分布系数(%)17.833.13.40.012.54.49.110.68.50.7根据路网相邻公路的车辆满载情况及历史数据的调查分析，得到各类车型非满载与满载比例，如表2所示。表2.非满载车与满载车所占比例(%)车辆类型2类3类4类5类6类7类8类9类10类11类非满载车比例85.094.065.077.055.070.045.060.058.067.0满载车比例15.06.035.023.045.030.055.040.042.033.0根据表6.2.1，该设计路面对应的设计指标为沥青混合料层永久变形与无机结合料层疲劳开裂。根据附表A.3.1-3，可得到在不同设计指标下，各车型对应的非满载车和满载车当量设计轴载换算系数，如表3所示。表3.非满载车与满载车当量设计轴载换算系数设计指标沥青混合料层永久变形无机结合料层疲劳开裂车辆类型非满载车满载车非满载车满载车2类0.82.80.535.53类0.44.11.3314.24类0.74.20.3137.65类0.66.30.672.96类1.37.910.21505.77类1.46.07.8553.08类1.46.716.4713.59类1.55.10.7204.310类2.47.037.8426.811类1.512.12.5985.4根据公式（A.4.2）计算得到对应于沥青混合料层永久变形的当量设计轴载累计作用次数为22,351,024,对应于无机结合料层疲劳开裂的当量设计轴载累计作用次数为1,670,542,389。本公路设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量为10,019,677，交通等级属于重交通。2.初拟路面结构方案初拟路面结构如表4所示。表4.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上面层沥青混合料40.0115000.252下面层沥青混合料60.0110000.253中基层无机结合料稳定材料180.0120000.254下基层无机结合料稳定材料200.0100000.255底基层粒料材料200.04000.356土基610.40路基标准状态下回弹模量取90MPa,回弹模量湿度调整系数Ks取0.80,干湿与冻融循环作用折减系数Kη取0.85,则经过湿度调整和干湿与冻融循环作用折减的路基顶面回弹模量为61MPa。3.路面结构验算3.1沥青混合料层永久变形验算根据表G.1.2，基准等效温度Tξ为23.8℃，由式（G.2.1）计算得到沥青混合料层永久变形等效温度为25.4℃。可靠度系数为1.28。根据B.3.1条规定的分层方法，将沥青混合料层分为6个分层,各分层厚度（hi）如表5所示。利用弹性层状体系理论，分别计算设计荷载作用下各分层顶部的竖向压应力（Pi）。根据式（B.3.2-3）和式（B.3.2-4），计算得到d1=-7.67，d2=0.76。把d1和d2的计算结果带入式（B.3.2-2），可得到各分层的永久变形修正系数(kRi)，并进而利用式（B.3.2-1）计算各分层永久变形量(Rai)。各计算结果汇总于表5中。各层永久变形累加得到沥青混合料层总永久变形量Ra=14.1(mm)，根据表3.0.6-1，沥青层容许永久变形为15.0(mm)，拟定的路面结构满足要求。表5.沥青层永久变形计算结果分层编号分层厚度(mm)竖向压力(MPa)修正系数（kRi）永久变形(mm)110.00.702.470.5215.00.703.481.1315.00.697.002.2420.00.677.744.6520.00.626.743.5620.00.555.212.2总计14.13.2无机结合料层疲劳开裂验算根据弹性层状体系理论，计算得到无机结合料层层底拉应力为0.264MPa。根据气象资料，工程所在地区冻结指数F为25.0℃•日，按照表B.1.1，季节性冻土地区调整系数ka取1.00。根据式（B.2.1-2），现场综合修正系数为-1.105根据工程所在地区，查表G.1.2得到基准路面结构温度调整系数为1.45，根据初拟路面结构和路面结构层材料参数，按式（G.1.3-1）计算得到温度调整系数kT2为1.27。由表B.2.1-1，对于无机结合料稳定粒料，疲劳开裂模型参数a=13.24，b=12.52。弯拉强度为1.6MPa。根据以上参数，按式（B.2.1-1）计算得到无机结合料层底疲劳寿命为1,723,094,488。4.路基顶面和路表验收弯沉值根据附录B.7节，确定路基顶面和路表验收弯沉值时，采用落锤式弯沉仪，荷载盘半径为150mm，荷载为50kN。路基标准状态下回弹模量取90MPa,回弹模量湿度调整系数Ks取0.80,则平衡湿度状态下的回弹模量为72MPa，采用公式（B.7.1）计算得到路基顶面验收弯沉值为259.4（0.01mm）。采用拟定的路面结构以及各层结构模量值，路基顶面回弹模量采用平衡湿度状态下的回弹模型乘以模量调整系数kl(kl=0.5)，为36MPa，根据弹性层状体系理论计算得到路表验收弯沉值la为26.0（0.01mm）。5.结果汇总各项验算结果汇总如下表所示：表6.分析结果汇总验算内容计算值对比值是否满足沥青层车辙(mm)14.115.0是半刚性层疲劳开裂对应的累积当量轴次1,723,094,4881,670,542,389是由上表可知，所选路面结构和材料能满足各项验算内容的要求。