某三級(jí)公路道路的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u29808某三級(jí)公路道路的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程案例 1169131.1初擬路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 1326611.2路基和結(jié)構(gòu)層材料參數(shù) 2108871.2.1路基頂面的回彈模量 2151411.2.2基層和底基層彎拉強(qiáng)度及彈性模量 2248591.2.3瀝青面層模量 28251.2.4泊松比 2201111.3路面結(jié)構(gòu)驗(yàn)算 3200751.3.1無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞開裂驗(yàn)算 311371.3.2瀝青混合料層永久變形驗(yàn)算 4286751.3.3路基頂面豎向壓應(yīng)變驗(yàn)算 5146051.3.4瀝青路面低溫開裂指數(shù)驗(yàn)算 5237131.4路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最終方案 61.1初擬路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案根據(jù)本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)交通荷載等級(jí)為重等，故參照《瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG-D50-2017）選取無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類基層、底基層（同為無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類）和瀝青路面結(jié)構(gòu)厚度，擬定路面結(jié)構(gòu)方案如下表所示。表1.1初擬路面結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)層材料厚度（mm）面層AC13（SBS改性瀝青）40AC20（90號(hào)道路石油瀝青）60AC25（90號(hào)道路石油瀝青）100基層石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石400底基層石灰土2001.2路基和結(jié)構(gòu)層材料參數(shù)1.2.1路基頂面的回彈模量地下毛細(xì)水上升高度取3m，路基為低液限黏土，γ=18kN/則Za由規(guī)范可得，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下低液限黏土的回彈模量MR的范圍是50~85MPa，則取MR=70MPa；又因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的地區(qū)的自然區(qū)劃為Ⅱ2a區(qū)，則該地區(qū)的TMI值的范圍為-1.2~-10.6，取TMI=-6；干燥類路基回彈模量適度調(diào)整系數(shù)范圍為0.61~1.31，則取KS=1.0，干濕循環(huán)或者凍融循環(huán)條件下的路基土模量折減系數(shù)Kη取0.8.綜上所述，新建公路路基回彈模量設(shè)計(jì)值E01.2.2基層和底基層彎拉強(qiáng)度及彈性模量在進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算時(shí)，無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料的彈性模量應(yīng)當(dāng)要乘以結(jié)構(gòu)層模量調(diào)整系數(shù)0.5。如下表所示。表1.2基層與底基層材料彎拉強(qiáng)度和彈性模量表（考慮調(diào)整系數(shù)）材料彎拉強(qiáng)度（MPa）抗壓回彈模量（MPa）石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石（8：17；75）1.08000石灰土（12：88）0.520001.2.3瀝青面層模量瀝青混合料動(dòng)態(tài)壓縮模量根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG-D50-2017）選用，在試驗(yàn)的溫度為20℃，加載頻率為10Hz的條件下，則我的選用的瀝青混合料的動(dòng)態(tài)壓縮模量分別為：AC13（SBS改性瀝青）取12000MPa、AC20（90號(hào)道路石油瀝青）取10000MPa、AC25（90號(hào)道路石油瀝青）取10000MPa。1.2.4泊松比所用的各類材料的泊松比根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG-D50-2017）選用，分別為：路基土取0.4、石灰土取0.35、石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石取0.25、AC13（SBS改性瀝青）取0.25、AC20（90號(hào)道路石油瀝青）取0.25、AC25（90號(hào)道路石油瀝青）取0.25。1.3路面結(jié)構(gòu)驗(yàn)算當(dāng)量瀝青面層厚度為ha當(dāng)量基層厚度為hb當(dāng)量瀝青面層模量為E1Ea當(dāng)量基層模量為Eb面層與基層當(dāng)量厚度之比為λh面層與基層當(dāng)量模量之比為λE無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞開裂溫度調(diào)整系數(shù)：AABB計(jì)算得到：K計(jì)算瀝青混合料永久變形量時(shí)，瀝青混合料層的等效溫度計(jì)算：Tpef1.3.1無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞開裂驗(yàn)算（1）石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石的疲勞開裂驗(yàn)算根據(jù)CT縣地區(qū)的氣候資料，本次設(shè)計(jì)地區(qū)凍結(jié)指數(shù)為1661℃/d，內(nèi)插法求得季節(jié)性凍土地區(qū)ka石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石的彎拉強(qiáng)度Rs現(xiàn)場(chǎng)修正系數(shù)kc疲勞試驗(yàn)回歸參數(shù)a=13.24，b=12.52；目標(biāo)可靠指標(biāo)β=0.84；根據(jù)路面路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件WinJULEA的計(jì)算結(jié)果，石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石層層底拉應(yīng)力σtNf2計(jì)算得Nf2（2）石灰土底基層疲勞開裂驗(yàn)算石灰土的彎拉強(qiáng)度Rs根據(jù)軟件計(jì)算的結(jié)果，石灰土層層底拉應(yīng)力σt現(xiàn)場(chǎng)修正系數(shù)kc其他參數(shù)參考（1）Nf2計(jì)算得Nf21.3.2瀝青混合料層永久變形驗(yàn)算對(duì)瀝青混合料進(jìn)行分層，分層結(jié)果如下：表面層為40mm的AC13，分為10mm+15mm+15mm，共計(jì)3層；中間層為60mm的AC20，分為20mm+20mm+20mm，共計(jì)3層；下面層100mm的AC25，共計(jì)1層。瀝青混合料各分層永久變形量：R當(dāng)試驗(yàn)溫度為60℃，壓強(qiáng)為0.7MPa，加載次數(shù)為2520次時(shí)，瀝青混合料車轍試驗(yàn)的永久變形量R0如下表所示。表1.5瀝青混合料車轍試驗(yàn)永久變形量R0（mm）材料車轍試驗(yàn)永久變形量R0AC132.5AC204.0AC255.0基準(zhǔn)等效溫度Tξ=16.9℃，瀝青混合層厚度ha根據(jù)公式kRidd車轍試件的厚度h0=50mm，據(jù)分層和zi的取值規(guī)則，深度取值為15mm、11.5mm、32.5mm、50mm、70mm、90mm，則k表1.6各分層的修正系數(shù)kRikR1kR2kR3kR4kR5kR64.034.751.111.286.124.65有WinJULEA計(jì)算設(shè)計(jì)荷載作用下各分層頂部的豎向壓應(yīng)力的結(jié)果如下表所示。表1.7不同分層頂部壓應(yīng)力計(jì)算結(jié)果（MPa）P1P2P3P4P5P60.760.650.490.330.230.16則瀝青混合料各分層的永久變形量計(jì)算結(jié)果如下表所示。表1.8瀝青混合料各分層的永久變形量Rai（mm）Ra1Ra2Ra3Ra4Ra5Ra60.841.121.011.080.4750.188則瀝青混合料層永久變形量為Ra瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度：DS=9365道路石油瀝青AC13的動(dòng)穩(wěn)定度：DS=9365×道路石油瀝青AC20的動(dòng)穩(wěn)定度：DS=9365×道路石油瀝青AC25的動(dòng)穩(wěn)定度：DS=9365×1.3.3路基頂面豎向壓應(yīng)變驗(yàn)算有計(jì)算軟件WinJULEA計(jì)算所得，路基頂面豎向壓應(yīng)變?yōu)?4.391×10則容許豎向壓應(yīng)變：εz溫度調(diào)整系數(shù)kT3：AABB則kε則路基頂面豎向壓應(yīng)變44.391<236.86，因此路基頂面豎向壓應(yīng)變滿足設(shè)計(jì)要求。1.3.4瀝青路面低溫開裂指數(shù)驗(yàn)算本次設(shè)計(jì)的地區(qū)是季節(jié)性凍土地區(qū)，則需要驗(yàn)算瀝青面層低溫開裂指數(shù)。低溫設(shè)計(jì)溫度：可知CT縣最低年均氣溫為?6℃，故低溫設(shè)計(jì)溫度取為-6℃。路基類型參數(shù)：路基的填土為中液限黏土，路基類型參數(shù)取2。路面表面層90號(hào)道路石油瀝青，在3.1℃條件下180s時(shí)彎曲梁的流變?cè)囼?yàn)的勁度模量St=140MPa，因此瀝青面層低溫開裂指數(shù)為CI=1.95×10由此可得瀝青路面低溫開裂指數(shù)滿足規(guī)范中要求的結(jié)果。1.4路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最終方案根據(jù)對(duì)無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞開裂、瀝青混合料層永久變形、路基頂面豎向壓應(yīng)變以及瀝青路面低溫開裂指數(shù)的驗(yàn)算，均滿足相關(guān)規(guī)范的要求，因此確定最終的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，具體數(shù)值如下表所示。表1.9終選路面結(jié)