某國(guó)道段改建工程的加鋪層方案驗(yàn)算計(jì)算案例概述目錄TOC\o"1-3"\h\u25880某某國(guó)道段改建工程的加鋪層方案驗(yàn)算計(jì)算案例概述 1104611.1設(shè)計(jì)彎沉值（一級(jí)公路） 1239031.2加鋪層瀝青混合料層疲勞開(kāi)裂驗(yàn)算 194921.3瀝青混合料層永久變形量驗(yàn)算 3123381.4無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞開(kāi)裂驗(yàn)算 6292661.5路基頂面豎向壓應(yīng)變驗(yàn)算 789501.6瀝青面層低溫開(kāi)裂指數(shù)驗(yàn)算及防凍厚度驗(yàn)算 819681.6.1低溫開(kāi)裂指數(shù)驗(yàn)算 888301.6.2防凍層厚度驗(yàn)算 9既有路面厚度及結(jié)構(gòu)組成見(jiàn)表1.1-1樁號(hào)長(zhǎng)度（m）路面結(jié)構(gòu)形式備注K0+433～K0+6452124cmAC-13+8cmAC-25+18cm水泥穩(wěn)定碎石上基層+17cm水泥穩(wěn)定碎石下基層+15cm水泥穩(wěn)定碎石底基層+30cm毛渣墊層2018年新修路面K0+645～K5+2009954cmAC-13C+10cmAC-25+20cm水泥混凝土上基層+20cm水泥穩(wěn)定碎石底基層K5+920～K11+64257224cmAC-13+1cm應(yīng)力吸收層+12cm泡沫瀝青冷再生，有550m的路段采用了4cmAC-13+1cm應(yīng)力吸收層+10cmLSPM大粒徑透水性瀝青混合料2018年大修路段K29+800～K30+3005004cmAC-13C+6cmAC-16+8cmAC-25C瀝青面層+15cm水泥穩(wěn)定碎石上基層+15cm水泥穩(wěn)定碎石下基層+21cm水泥穩(wěn)定碎石底基層+15cm墊層。K30+300～K45+030147304cmAC-13C+8cmAC-25C+20cm水泥混凝土上基層+20cm水泥穩(wěn)定碎石底基層1.1設(shè)計(jì)彎沉值（一級(jí)公路）該公路為一級(jí)公路，路面等級(jí)系數(shù)Ac=1.0，面層是瀝青混凝土路面As設(shè)計(jì)彎沉值為：Ld=960N=960×1.2加鋪層瀝青混合料層疲勞開(kāi)裂驗(yàn)算瀝青混合料層的疲勞開(kāi)裂壽命應(yīng)根據(jù)路面結(jié)構(gòu)分析得到的瀝青混合料層底拉應(yīng)變，按照式（1.2-1）計(jì)算。Nf1=6.32×10kb=1+0.3表1.2-2季節(jié)性凍土區(qū)調(diào)整系數(shù)ka凍區(qū)重凍區(qū)中凍區(qū)輕凍區(qū)其他地區(qū)凍結(jié)指數(shù)F(℃·d≥20002000~800800~50≤50k0.60~1.700.70~0.800.80~1.001.00根據(jù)氣象資料，應(yīng)城地區(qū)凍結(jié)指數(shù)F為354℃·d，根據(jù)表1.1-2線性內(nèi)插，季節(jié)性凍土區(qū)調(diào)整系數(shù)為0.92。根據(jù)規(guī)范式（B.2.1-2），當(dāng)級(jí)配碎石基層厚度為200mm、250mm、300mm，現(xiàn)場(chǎng)綜合修正系數(shù)kc分別按照式（1.kc=c根據(jù)工程所在地區(qū)，查規(guī)范表G.1.2得到基準(zhǔn)路面結(jié)構(gòu)溫度調(diào)整系數(shù)kT2=1.27。根據(jù)初擬路面結(jié)構(gòu)和路面結(jié)構(gòu)層的材料參數(shù)，按照式（1.2-4）計(jì)算得到路面結(jié)構(gòu)的溫度調(diào)整系數(shù)kKT1=A式中：kTi——溫度調(diào)整系數(shù)；下標(biāo)i=1對(duì)應(yīng)瀝青混合料層疲勞開(kāi)裂分析，i=2對(duì)應(yīng)無(wú)機(jī)結(jié)合料層疲勞開(kāi)裂分析，i=3kTiAh、B?、B?、B瀝青混合料層疲勞開(kāi)裂：AE=0.76λEA?=1.14λ?0.17BE=0.14ln(λB?=0.23ln(λ無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞開(kāi)裂：AE=0.10λE+0.89A?=0.73λ?+0.67BE=0.15ln(λB?=0.44ln(λ路基頂面豎向壓應(yīng)變：AE=0.006λE+0.89A?=0.67λ?+0.70BE=0.12ln(λB?=0.38ln(λλE——面層與基層的當(dāng)量模量之比，按照式（1.2-17λE=Eaλ?——面層與基層的當(dāng)量厚度之比，按照式（1.λh=haN=4.6×10故結(jié)構(gòu)方案符合要求。1.3瀝青混合料層永久變形量驗(yàn)算在試驗(yàn)溫度為60℃，壓強(qiáng)為0.7MPa，加載次數(shù)為2520次時(shí)，三種瀝青混合料車轍實(shí)驗(yàn)變形深度見(jiàn)表1.3-1。表1.3-1瀝青混合料R0材料類型車轍實(shí)驗(yàn)總變形深度R道路石油瀝青AC102.1道路石油瀝青AC163.6道路石油瀝青AC251.1查規(guī)范表G.1.2，基準(zhǔn)等效溫度Tξ=23.3℃，帶入h由規(guī)范（G.2.1）計(jì)算得到瀝青混合料層永久變形等效溫度為21.7℃。根據(jù)規(guī)范規(guī)定的分層方法，將瀝青混合料分為七個(gè)分層：40mm道路石油瀝青AC10表面層，分為10mm+15mm+15mm，共三層；50mm道路石油瀝青AC16中面層，分為10mm+20mm+20mm，共三層；保留的路面基層壓實(shí)到60mm，作為一層。分別計(jì)算設(shè)計(jì)荷載作用下個(gè)分層頂部的豎向壓應(yīng)力，以上七個(gè)分層應(yīng)力分別為p1~p表1.3-2不同分層頂部壓應(yīng)力計(jì)算結(jié)果（MPa）ppppppp0.000.020.070.340.740.400.73根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)條件下的車轍實(shí)驗(yàn)，得到各層瀝青混合料的車轍實(shí)驗(yàn)永久變形量，按照式（1.3-1）計(jì)算各分層的永久變形量和瀝青混合料層總的永久變形量。表1.3-1加鋪層分層計(jì)算示意圖根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)條件下的車轍實(shí)驗(yàn)，得到各層瀝青混合料的車轍實(shí)驗(yàn)永久變形量，按照式（1.3-3）計(jì)算各分層的永久變形量和瀝青混合料層總的永久變形量。Ra=i=1Rai=2.31×10式中：RaRai——第in——分層數(shù)；Tpef——瀝青混合料層永久變形等效溫度（℃Ne3?i——第i?0R0i——第i分層瀝青混合料在實(shí)驗(yàn)溫度為60℃kRi——綜合修正系數(shù)，按照式（1.3-5）~（1.kRi=(dd1=?1.35×10d2=8.78×10zi——瀝青混合料層第?a——瀝青混合料層厚度（mm），?pi——瀝青混合料層第i分層頂面豎向壓應(yīng)力（MPa），根據(jù)彈性層狀體系理論按照規(guī)范選取計(jì)算點(diǎn)，按照式（1.pi=ppppi其他符號(hào)意義同式（4.2-3）。經(jīng)計(jì)算，結(jié)果如下所示：?ad1d21.3-9永久變形量計(jì)算結(jié)果層數(shù)1234567深度取值1515253547.562.587.5k2.912.911.967.417.837.271.43R0.460.460.921.873.422.921.02R滿足容許變形量要求。滿足瀝青混合料層容許永久變形量要求的瀝青混合料尚應(yīng)滿足規(guī)范車轍實(shí)驗(yàn)的動(dòng)穩(wěn)定度要求，其永久變形量R0對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定度可用作瀝青混合料的質(zhì)量要求和施工控制指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)車轍實(shí)驗(yàn)溫度為60℃，壓強(qiáng)為0.7MPa，試件厚度為50mm，加載次數(shù)為2520次時(shí)瀝青混合料的動(dòng)物DS可根據(jù)永久變形量按照式（1.DS=9365R0?1.48式中：DS——瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度（次/mm）。根據(jù)表1.3-1所列車轍實(shí)驗(yàn)變形深度計(jì)算瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度，取整后列入表1.3-11，滿足規(guī)范要求。表1.3-11動(dòng)穩(wěn)定度計(jì)算結(jié)果材料類型動(dòng)穩(wěn)定度DS規(guī)范要求AC-10（90號(hào)道路石油瀝青）31242400AC-16（90號(hào)道路石油瀝青）1406800AC-25（90號(hào)道路石油瀝青）840800故方案永久變形量滿足要求。1.4無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞開(kāi)裂驗(yàn)算無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層的疲勞開(kāi)裂壽命應(yīng)根據(jù)路面結(jié)構(gòu)分析得到的各無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層層底拉應(yīng)力，按式（1.4-1）計(jì)算。Nf2=k式中：Nf2kakT2Rsa，b——疲勞試驗(yàn)回歸參數(shù)，按照表1.4-2確定；表1.4-2疲勞實(shí)驗(yàn)回歸參數(shù)取值材料類型ab無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定粒料13.2412.52無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土12.1812.79由表1.4-2，疲勞開(kāi)裂模型參數(shù)a=13.24，b=12.52。kc=cc1，c2，c3?a，?β——目標(biāo)可靠指標(biāo)，根據(jù)公路等級(jí)確定；σ1——無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層的層底拉應(yīng)力（MPa），根據(jù)彈性層狀體系理論，按照規(guī)范選取計(jì)算點(diǎn)，按照式（1.σt=pσσσ表1.4-5現(xiàn)場(chǎng)綜合修正系數(shù)相關(guān)參數(shù)新建路面結(jié)構(gòu)層或改建結(jié)構(gòu)的既有路面層改建工程加鋪層材料類型無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定粒料無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定粒料無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土c14.031.018.521.0c-0.0076-0.0156-0.01-0.0125c-1.47-0.83-1.32-0.82kN=7.87×107次滿足軸載次數(shù)要求，故驗(yàn)算通過(guò)。1.5路基頂面豎向壓應(yīng)變驗(yàn)算路基頂面的容許豎向壓應(yīng)變應(yīng)按照式（1.5-1）計(jì)算：εz=1.25×10式中：εz——路基頂面容許豎向壓應(yīng)變（10β——目標(biāo)可靠指標(biāo)，根據(jù)公路等級(jí)按照規(guī)范取值；Ne4kT3按照規(guī)范選取計(jì)算點(diǎn)，根據(jù)彈性層狀體系理論，按照式（1.5-2）計(jì)算路基頂面豎向壓應(yīng)變。路基頂面豎向壓應(yīng)變應(yīng)小于容許應(yīng)變值。否則調(diào)整路面結(jié)構(gòu)方案，重新驗(yàn)算直至滿足要求。εz=pεεz式中：εzε利用電算軟件apbi計(jì)算得到路基頂面豎向壓應(yīng)變?yōu)?3.32με，滿足規(guī)范要求，故結(jié)構(gòu)方案的路基頂面豎向壓應(yīng)變滿足要求。圖1.5-3豎向壓應(yīng)變電算結(jié)果1.6瀝青面層低溫開(kāi)裂指數(shù)驗(yàn)算及防凍厚度驗(yàn)算1.6.1低溫開(kāi)裂指數(shù)驗(yàn)算季節(jié)性凍土地區(qū)瀝青面層，應(yīng)按照式（4.6-1）驗(yàn)算其低溫開(kāi)裂指數(shù)CI。CI=1.95×10?3S式中：CI——瀝青面層低溫開(kāi)裂指數(shù)；T——路面低溫設(shè)計(jì)溫度(℃)，為十年年最低氣溫平均值；St——在路面低溫設(shè)計(jì)溫度加10℃?aB——路基類型參數(shù)，砂b=5，粉質(zhì)粘土b=3，黏土b=2。表1.6-2低溫開(kāi)裂指數(shù)要求公路等級(jí)高速、一級(jí)公路二級(jí)公路三級(jí)、四級(jí)公路低溫開(kāi)裂指數(shù)CI，不大于357根據(jù)規(guī)范查找得到T=13℃S=0.102×3124+86.8106=405.5MPaCI=1.95×=?3.8<3瀝青面層低溫開(kāi)裂指數(shù)數(shù)值滿足規(guī)范要求，故結(jié)構(gòu)方案驗(yàn)算通過(guò)。1.6.2防凍層厚度驗(yàn)算季節(jié)性凍土地區(qū)路基為中濕或潮濕狀態(tài)時(shí)，應(yīng)按照式（1.6-2）計(jì)算公路多年最大凍深。Zmax=abcZ式中：ZmaxZda——大地凍深范圍內(nèi)路基、路面各層材料熱物性系數(shù)，按照表4.6-1確定；b——路基濕度系數(shù)，按照表1.6-2確定；c——路基斷面形式系數(shù)，