路基路面设计

1工程概况

1.1题目：新建沥青路面设计

1.2设计资料

某公路部分路段设计等级为高速公路，设计使用年限为20年，拟采用沥青路面结构，需进行路面结构设计。在使用期内，预计20年的前5年，交通量年平均增长率为8%；20年的中间10年，交通量年平均增长率为7.2%；后5年的交通量年平均增长率为5％。该公路地处Ⅱ2区，年降雨量为620mm/年，最高气温35℃，最低气温为-31℃，多年平均冻结指数为882℃·d，极大冻结指数为1225℃·d，一般冻结深度为1.8m。沿线土质为中液限粘性土，平均稠度为1.20，一般路基处于中湿状态。附近有小型采石厂，筑路材料丰富。路面所用水泥和沥青均需外购。据工程可行性研究机报告得知近期交通组成和交通量如表1所示。

表1预测交通组成

2根据设计资料要求，确定路面等级和面层类型 2.1设计年限内累计交通量的计算

将各类交通换算为BZZ-100的标准轴载作用的当量轴次，轴重小于25KN （城市道路20KN ）可不计入。

式中——标准轴载的当量轴次，次；

——被换算车型的各级轴载作用次数，次； ——标准轴载，；

——被换算车型的各级轴载，；

——轴数系数，，为轴数； ——轮组系数，单轮组：6.4；双轮组：1；四轮组：0.38。 当轴间距大于3m 时，按单独一个轴载计算，此时，轴数系数即为轴数；当轴间距小于3m 时，轴系数为。

依交通增长率、车道分配系数由公式2推算设计年限末一个车道上的累计当量轴次：

[1]4.35

121k

i i i P N C C n P =⎛⎫

=∑ ⎪

⎝⎭

N /d i n /d P KN i P KN 1C 11 1.2(1)C m =+-m 2C 1C e N [1]

式中——设计年限末一个车道上的累计当量轴次，次；

——设计年限，年；

——路面竣工后第一年双向日平均当量轴次，次 ——设计年限内交通量年平均增长率，％； ——车道系数，按表2选用。

表2车道系数

表3轴载换算结果表

()111365

t e N N γηγ

⎡⎤+-⨯⎣⎦=e N t 1N /d γηη

设计车道数为4车道，所以车道系数取0.45

次

次

次

20年间的累计当量轴次：

次

2.2确定路面层类型

根据《路基路面工程》中结构组合设计原则中沥青路面设计规范所规定的各类面层所适应的交通范围，如下表。

表4路面类型的选择

51[(10.08)1]3651525.60.451470051.70.08

e N +-⨯⨯=⨯=102[(10.072)1]3651525.60.453495001.30.072

e N +-⨯⨯=⨯=53[(10.05)1]3651525.60.451384611.60.05

e N +-⨯⨯=⨯=1231470051.73495001.31384611.66349665e e e e N N N N =++=++=

根据设计年限末一个车道上的

累计当量轴次

>400万次。

故选择的面层类型为：沥青混凝土 3计算设计弯沉值

统计资料表明，路面竣工后的第一年不利季节的弯沉值与最大刚度状态所对应弯沉值比较接近。因此，现行公路沥青路面设计规范将路面竣工后的第一年的不利季节近似地假定为路面整体结构的最大刚度状态，而取作设计状况。并统一了路表弯沉的设计控制指标和竣工验收指标，由此得到沥青路面设计弯沉的计算公式。

式中——路面设计弯沉 ——竣工验收弯沉； ——容许弯沉；

——相对弯沉变化系数，约等于1.20； ——设计年限内一个车道的累积当量轴次；

1231470051.73495001.31384611.66349665e e e e N N N N =++=++=[1]0.20600R d e c s b T

l

l l N A A A A -===d l ()0.01mm 0l R l T A e N

——分别为公路等级系数、面层类型系数及基层类型

系数，分别如下表5，6，7所示。

表5公路等级系数

表6面层类型系数

表7基层类型系数

所以取：

4根据路基土类与干湿类型，确定土基回弹模量

依设计资料沿线土质为中液限粘性土，平均稠度为 1.2，一般路基处于中湿状态。属于区。根据《路基路面工程》中结果材料参数的确定，现行沥青路面设计规范推荐的土基回弹模量参考值可得该土基的回弹模量为。

5确定路面结构层次组合与厚度方案以及各结构层材料的抗压模量与劈裂强度

5.1路面结构层次 （1）磨耗层——为了车辆行驶安全，舒适而设置的具有表面

,,c s b A A A c A s A b A b 1.0 1.0, 1.0c S A A A ===，()0.2

0.206006006349665 1.0 1.0 1.00.026R d e c s b T

l l l N A A A cm A --==

==⨯⨯⨯⨯=2Ⅱ()MPa 0E 33.5a MP =

服务功能的结构层，应具有平整，抗滑荷耐磨功能。

（2）面层——主要承受垂直荷载和水平荷载反复作用的结构层，可分一层，二层和三层。应具有足够的抗变形，抗水损害，抗疲劳的性能。当无磨耗层时，表面层应具有磨耗层的功能，厚度宜为30到50。中下面层应具有较好的密水性，高温稳定性，耐疲劳抗剥离等性能，中面层的厚度宜为50到70，下面层厚度宜为60到80。

（3）基层——是设置在面层之下，并与面层一起将车轮荷载的反复作用传递到底基层，垫层和土基，是主要承重层。

（4)底基层——设置在基层之下，并与面层，基层一起承受车轮荷载的反复作用，起次要承重作用。

（5）垫层——设置在底基层与土基之间的结构层，起排水，隔水，防冻和防污等作用。

5.2路面结构组合原则

（1）适应行车荷载作用的要求。

（2）在各种自然因素作用下稳定性好。

（3）考虑结构层的特点。

5.3设计路面结构组合和厚度方案

结合设计资料要求，根据《路基路面工程》中沥青路面推荐结构，如下表。

表8高速公路，一级公路推荐路面结构

结构厚度

（

类型设计年限内一个车道的累积当量轴次万次/车道400～800 800～2000 >1200

面层

AC-12 AC15 AC16~18 mm

mm

mm

cm）