第第頁某國道段路面改建方案設計目錄TOC\o"1-3"\h\u887某國道段路面改建方案設計 173211.1舊路參數(shù)計算 173811.1.1路基結(jié)構(gòu)頂面當量回彈模量 1166841.1.2彎拉強度 333781.2新建方案參數(shù) 3126661.3結(jié)構(gòu)組合與材料選取 7167071.4平衡濕度確定 81.1舊路參數(shù)計算改建設計應當充分考慮和調(diào)查既有路面的狀況，分析路面破壞的原因，并且做出針對性設計。確定改建設計方案時，應充分利用既有路面的結(jié)構(gòu)性能，減少廢棄材料，并積極、穩(wěn)妥地再生利用既有路面材料。因此將既有路面的各種參數(shù)進行驗算是改建設計中很重要的一部分。1.1.1路基結(jié)構(gòu)頂面當量回彈模量既有路面破損嚴重或結(jié)構(gòu)性能不足，無論直接加鋪方案還是銑刨至某一結(jié)構(gòu)層再加鋪方案，應對加鋪層進行結(jié)構(gòu)驗算。加鋪面層的設計參數(shù)應按新建路面結(jié)構(gòu)確定。既有路面或銑刨后留用的路面結(jié)構(gòu)層不再進行結(jié)構(gòu)驗算，其頂面當量回彈模量應按式1.1-1計算。E0=176Prl0=(l式中：E0p——落錘式彎沉儀承載板施加荷載（MPa）；r——落錘式彎沉儀承載板半徑（mm）；l0l0Za——保證率有關(guān)系數(shù)，此處取ZS——該路段內(nèi)彎沉標準差；K1K3——分別為季節(jié)不利影響系數(shù)、溫度調(diào)整系數(shù)，本次計算選取K1=1.0K3=eT——彎沉測定時瀝青結(jié)合料類材料層中點實測或預估溫度（℃）；?aE0本節(jié)選取幾個具有代表性的路段進行頂面當量回彈模量的計算，并根據(jù)結(jié)果說明保留舊路較好部分的可行性，計算結(jié)果見表（1.1-4~1.1-6）表1.1-4K0+443~K0+645段代表彎沉值及當量回彈模量計算表1.1-5K0+443~K0+645段代表彎沉值及當量回彈模量計算表1.1-6K35+000~K36+000段右幅代表彎沉值及當量回彈模量計算注：紅色標記部分為超出L_0±3S范圍的數(shù)值，即需要進行剔除的數(shù)據(jù)，同時并對剩余數(shù)據(jù)進行計算。由以上計算結(jié)果可知，各路段的頂面當量回彈模量差異相對較大，且路況較好的路段當量回彈模量依舊滿足標準，所以保留部分路況較好的路段是可行且合理的。1.1.2彎拉強度既有路面無機結(jié)合料穩(wěn)定層彎拉強度，宜根據(jù)現(xiàn)場取芯實測的無側(cè)限抗壓強度，按1.1-7式計算，無條件時，可根據(jù)既有路面整體強度、基層和面層損壞狀況，結(jié)合當?shù)亟?jīng)驗確定。Rs=0.21RRsRc根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范《公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料實驗規(guī)程》（JTGE51）以及《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTGD50—2017），無機結(jié)合料穩(wěn)定類材料7d無側(cè)限抗壓強度代表值，在極重交通條件下，RcRs1.2新建方案參數(shù)新建方案為一級公路，雙向四車道。四車道一級公路設計時速為80km/h,設計使用年限為15年，車道寬度取1.75m，方向系數(shù)取0.55，車道系數(shù)取0.70。一級公路目標可靠值取90%，目標可靠指標β取1.28，交通增長率為6%。應城年平均氣溫：17.0℃；年平均最高氣溫：21℃；年平均最低氣溫：13℃。歷史最高氣溫：37℃，出現(xiàn)在2006年；歷史最低氣溫：-5℃，出現(xiàn)在2006年；年平均降雨量：731mm。1.2.1當量設計軸載累計作用次數(shù)表1.2-1交通量組成表序號車型交通量(次/日)軸重（kN）輪軸組1小客車2700前軸11.31-1后軸231-12中客車SH130800前軸16.51-1后軸231-23大客車CA50530前軸28.71-1后軸68.21-24小貨車BJ1301700前軸11.551-1后軸27.21-25中貨車CA50610前軸28.71-1后軸68.21-26中貨車EQ140850前軸21.71-1后軸69.21-27大貨車JN150850前軸491-1后軸101.61-28特大日野KB222600前軸50.21-1后軸104.41-29拖掛車五十鈴68前軸601-1后軸1003-2分別統(tǒng)計各類車輛單軸單胎、單軸雙胎、雙聯(lián)軸和三聯(lián)軸的數(shù)量，除以各類車輛總量，按照式（1.2-1）計算各類車輛中不同軸型的平均軸數(shù)。NAPTmi=式中：NAPTmi——m類車輛中iNAmi——m類車輛中iNTmi——分別為單軸單胎、單軸雙胎、雙聯(lián)軸和三聯(lián)軸；m——為表1.2-1所列的車型計算結(jié)果列入表1.2-2：表1.2-2平均軸數(shù)計算表車型編號前軸單軸雙聯(lián)軸三聯(lián)軸11.000.990.010.0021.001.000.000.0031.000.000.001.0041.000.001.000.0051.000.460.510.0361.000.500.500.0071.000.001.001.0081.000.001.000.0092.001.870.001.13按照式（1.2-2）計算各類車輛不同軸型在不同軸重區(qū)間所占的百分比，得到不同軸型的軸重分布系數(shù)，即軸載譜。確定軸載譜時，單軸單胎、單軸雙胎、雙聯(lián)軸和三聯(lián)軸應分別間隔2.5kN、4.5kN、9.0kN和11.5kN劃分軸重區(qū)間。ALDFmij=ND式中：ALDFmij——m類車輛中iNDmij——m類車輛中iMAmi——m類車輛中i其他符號意義同式（1.2-1）。按照式（1.2-2）計算各類車輛不同軸型在不同軸重區(qū)間的當量設計軸載換算系數(shù)，計算時取各軸重區(qū)間中點值作為該軸重區(qū)間的代表軸重。按照式（1.2-4）計算各類車輛當量設計軸載換算系數(shù)：EALFmij=c式中：Ps——設計軸載（kNPmij——m類車輛中i種軸型在j級軸重區(qū)間的單軸軸載（b——換算系數(shù)。分析瀝青混合料層疲勞和瀝青混合料層永久變形時，b=4；分析路基永久變形時，b=5；分析無機結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞時，b=13；c1——軸組系數(shù)，當前后軸間距離大于3m時，按單獨的一個軸載計算；當軸間距離小于3m時，按照表1.c2表1.2-3軸組系數(shù)取值設計指標輪—軸型c1瀝青混合料層層底拉應變、瀝青混合料層永久變形量雙聯(lián)軸2.1三聯(lián)軸1.2路基頂面豎向壓應變雙聯(lián)軸4.2三聯(lián)軸8.7無機結(jié)合料穩(wěn)定層層底拉應力雙聯(lián)軸2.6三聯(lián)軸1.8EALFm=i式中：EALFNAPTmi——m類車輛中iALDFmij——m類車輛中iEALFmij——m類車輛中i據(jù)式（1.2-3）計算。根據(jù)上式計算確定車輛的當量設計軸載換算系數(shù)，按照式（1.2-5）確定初始年設計車道日平均當量軸次N1（1.2-5）式中：——2軸6輪及以上車輛的雙向年平均日交通量（輛/d）；——方向系數(shù)；——車道系數(shù)；m——車輛類型編號；VCDFmEALFm根據(jù)初始年設計車道日平均當量軸次N1、設計使用年限等、按照公式（1.2-6）計算設計車道上的當量設計軸載累計作用次數(shù)NNe=(1+γ式中：Net——設計使用年限（年）；γ——設計使用年限內(nèi)交通量的年平均增長率；N1計算瀝青混合料層疲勞和永久變形時公式為：NNe計算路基頂面豎向壓應變累計作用次數(shù)公式為：N1=i=1kNe=(1+γ計算無機結(jié)合料層底拉應力累計作用次數(shù)公式為：N1=Ne=(1+γ1.3結(jié)構(gòu)組合與材料選取由上面的計算得到設計年限一個行車道上的累計標準軸次約為3600萬次左右，根據(jù)規(guī)推薦結(jié)構(gòu)，路面結(jié)構(gòu)層采用瀝青混凝土（15cm）、基層采用石灰粉煤灰碎石（厚度待定）、底基層采用石灰土（30cm）。規(guī)規(guī)定高速公路一級公路的面層由二至三層組成，查規(guī)，采用三層瀝青面層，表面層采用細粒式密級配瀝青混凝土（厚4cm），中間層采用中粒式密級配瀝青混凝土（厚5cm），下面層采用粗粒式密級配瀝青混凝土（厚6cm）。1.1.1路面結(jié)構(gòu)方案初擬及材料參數(shù)表1.3-1瀝青混合料的壓實最小厚度和適宜厚度瀝青混合料類型最大粒徑(mm)公稱最大粒(mm)符號壓實最小厚(mm)適宜厚度(mm)密集配瀝青混合料細粒式11.29.5AC-102025-40中粒式1916AC-163540-60粗粒式31.526.5AC-257070-120表1.3-2結(jié)構(gòu)方案初擬結(jié)構(gòu)層材料類型厚度（mm）彈性模量（MPa）面層AC-10（90號道路石油瀝青）4012000AC-16（90號道路石油瀝青）5011000AC-25（90號道路石油瀝青）6011000基層級配碎石250/300/35012000底基層石灰土3005501.1.2土基回彈模量的確定該路段處于Ⅳ2區(qū)，地基土種類為黃土，壤質(zhì)黏土，小塊狀結(jié)構(gòu)，根據(jù)規(guī)范《公路路基設計規(guī)范JTGD30-2015》，路基回彈模量取110MPa。濕度調(diào)整系數(shù)ks取0.8，干濕折減系數(shù)k110×0.8×0.80=70.4MPa滿足規(guī)范5.2.2要求。表1.3-3級配碎石碎石基層層底拉應力計算結(jié)果基層厚度（mm）拉應力（MPa）2500.2593000.2263500.2001.4平衡濕度確定路基的平衡濕度可分為潮濕、中濕、干燥