1、三長(zhǎng)線新建路面設(shè)計(jì)1. 項(xiàng)目概況與交通荷載參數(shù) 該項(xiàng)目位于江西省，屬于一級(jí)公路，起點(diǎn)樁號(hào)為K0+000，終點(diǎn)樁號(hào)為K44+086，設(shè)計(jì)使用年限為15.0年，根據(jù)交通量OD調(diào)查分析，斷面大型客車和貨車交通量為3855輛/日, 交通量年增長(zhǎng)率為5.0%, 方向系數(shù)取55.0%, 車道系數(shù)取60.0%。 根據(jù)交通歷史數(shù)據(jù)，按表A.2.6-1確定該設(shè)計(jì)公路為TTC3類，根據(jù)表A.2.6-2得到車輛類型分布系數(shù)如表1所示。 表1. 車輛類型分布系數(shù)車輛類型2類3類4類5類6類7類8類9類10類11類車型分布系數(shù)(%)17.833.13.40.012.54.49.110.68.50.7 根據(jù)路網(wǎng)相鄰公路的

2、車輛滿載情況及歷史數(shù)據(jù)的調(diào)查分析，得到各類車型非滿載與滿載比例，如表2所示。表2. 非滿載車與滿載車所占比例(%)車輛類型2類3類4類5類6類7類8類9類10類11類非滿載車比例85.094.065.077.055.070.045.060.058.067.0滿載車比例15.06.035.023.045.030.055.040.042.033.0 根據(jù)表6.2.1，該設(shè)計(jì)路面對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)為瀝青混合料層永久變形與無(wú)機(jī)結(jié)合料層疲勞開裂。根據(jù)附表A.3.1-3，可得到在不同設(shè)計(jì)指標(biāo)下，各車型對(duì)應(yīng)的非滿載車和滿載車當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)，如表3所示。表3. 非滿載車與滿載車當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)設(shè)計(jì)指標(biāo)瀝

3、青混合料層永久變形無(wú)機(jī)結(jié)合料層疲勞開裂車輛類型非滿載車滿載車非滿載車滿載車2類0.82.80.535.53類0.44.11.3314.24類0.74.20.3137.65類0.66.30.672.96類1.37.910.21505.77類1.46.07.8553.08類1.46.716.4713.59類1.55.10.7204.310類2.47.037.8426.811類1.512.12.5985.4 根據(jù)公式（A.4.2）計(jì)算得到對(duì)應(yīng)于瀝青混合料層永久變形的當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用次數(shù)為22,351,024, 對(duì)應(yīng)于無(wú)機(jī)結(jié)合料層疲勞開裂的當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用次數(shù)為1,670,542,389。 本

4、公路設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)設(shè)計(jì)車道累計(jì)大型客車和貨車交通量為10,019,677，交通等級(jí)屬于重交通。2. 初擬路面結(jié)構(gòu)方案 初擬路面結(jié)構(gòu)如表4所示。表4. 初擬路面結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)層編號(hào)層位材料類型厚度(mm)模量(MPa)泊松比1上面層瀝青混合料40.0115000.252下面層瀝青混合料60.0110000.253中基層無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料180.0120000.254下基層無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料200.0100000.255底基層粒料材料200.04000.356土基610.40 路基標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下回彈模量取90MPa,回彈模量濕度調(diào)整系數(shù)Ks取0.80,干濕與凍融循環(huán)作用折減系數(shù)K取0.85,則經(jīng)過濕度調(diào)整和

5、干濕與凍融循環(huán)作用折減的路基頂面回彈模量為61MPa。3. 路面結(jié)構(gòu)驗(yàn)算3.1 瀝青混合料層永久變形驗(yàn)算 根據(jù)表G.1.2，基準(zhǔn)等效溫度T為23.8，由式（G.2.1）計(jì)算得到瀝青混合料層永久變形等效溫度為25.4?？煽慷认禂?shù)為1.28。 根據(jù)B.3.1條規(guī)定的分層方法，將瀝青混合料層分為6個(gè)分層,各分層厚度（hi）如表5所示。利用彈性層狀體系理論，分別計(jì)算設(shè)計(jì)荷載作用下各分層頂部的豎向壓應(yīng)力（Pi）。根據(jù)式（B.3.2-3）和式（B.3.2-4），計(jì)算得到d1=-7.67，d2=0.76。把d1和d2的計(jì)算結(jié)果帶入式（B.3.2-2），可得到各分層的永久變形修正系數(shù)(kRi)，并進(jìn)而利用式（

6、B.3.2-1）計(jì)算各分層永久變形量(Rai)。各計(jì)算結(jié)果匯總于表5中。 各層永久變形累加得到瀝青混合料層總永久變形量Ra=14.1(mm)，根據(jù)表3.0.6-1，瀝青層容許永久變形為15.0(mm)，擬定的路面結(jié)構(gòu)滿足要求。表5. 瀝青層永久變形計(jì)算結(jié)果分層編號(hào)分層厚度(mm)豎向壓力(MPa)修正系數(shù)（kRi）永久變形(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總計(jì)14.13.2 無(wú)機(jī)結(jié)合料層疲勞開裂驗(yàn)算 根據(jù)彈性層狀體系理論，計(jì)算得到

7、無(wú)機(jī)結(jié)合料層層底拉應(yīng)力為0.264MPa。根據(jù)氣象資料，工程所在地區(qū)凍結(jié)指數(shù)F為25.0日，按照表B.1.1，季節(jié)性凍土地區(qū)調(diào)整系數(shù)ka取1.00。根據(jù)式（B.2.1-2），現(xiàn)場(chǎng)綜合修正系數(shù)為-1.105 根據(jù)工程所在地區(qū)，查表G.1.2得到基準(zhǔn)路面結(jié)構(gòu)溫度調(diào)整系數(shù)為1.45，根據(jù)初擬路面結(jié)構(gòu)和路面結(jié)構(gòu)層材料參數(shù)，按式（G.1.3-1）計(jì)算得到溫度調(diào)整系數(shù)kT2為1.27。由表B.2.1-1，對(duì)于無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定粒料，疲勞開裂模型參數(shù)a=13.24，b=12.52。彎拉強(qiáng)度為1.6MPa。 根據(jù)以上參數(shù)，按式（B.2.1-1）計(jì)算得到無(wú)機(jī)結(jié)合料層底疲勞壽命為1,723,094,488。4. 路基頂面和路表驗(yàn)收彎沉值 根據(jù)附錄B.7節(jié)，確定路基頂面和路表驗(yàn)收彎沉值時(shí)，采用落錘式彎沉儀，荷載盤半徑為150mm，荷載為50kN。 路基標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下回彈模量取90MPa,回彈模量濕度調(diào)整系數(shù)Ks取0.80,則平衡濕度狀態(tài)下的回彈模量為72MPa，采用公式（B.7.1）計(jì)算得到路基頂面驗(yàn)收彎沉值為259.4（0.01mm）。 采用擬定的路面結(jié)構(gòu)以及各層結(jié)構(gòu)模量值，路基頂面回彈模量采用平衡濕度狀態(tài)下的回彈模型乘以模量調(diào)整系數(shù)kl(kl=0.5)，為36MPa，根據(jù)彈性層狀體系理論計(jì)算得到路表驗(yàn)收彎沉值la為26.0（0.01mm）。5. 結(jié)果匯總 各項(xiàng)驗(yàn)算