第四章 路面设计

第四章 路面设计

4.1 设计原则及设计指标

路面设计应根据道路等级与使用要求，遵循因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护的原则，结合当地条件和实践经验，对路基路面进行综合设计，以达到技术经济合理，安全适用的目的。柔性路面结构应按土基和垫层稳定，基层有足够强度，面层有较高抗疲劳、抗变形和抗滑能力等要求进行设计。结构设计应以双圆均布垂直和水平荷载作用下的三层弹性体系理论为基础，采用路表容许回弹弯沉、容许弯拉应力及容许剪应力三项设计指标。路面结构用计算机计算；无计算机时对于三层以上体系用当量层厚度法换算为三层体系后查诺模图计算。面层材料应具有足够的强度与温度稳定性；上基层应采用强度高稳定性好的材料；底基层可就地取材；垫层材料要求水稳定性好。

4.2 设计资料

1、该段设计为城市次干道II级道路，设计行车速度为50km/h 。设计标准轴载为BZZ-100KN。交通资料如表4—1。

表4—1 交 通 资 料

注：①上表为双车道双向交通量调查结果； ②单位为辆/昼夜；

③交通量平均增长率为5%。

2、车路段属于河南丘陵中湿区

IV5

，气候温和，雨量充沛，应注意路面水毁

防治；按照《公路沥青路面施工技术规范》附录A的沥青路面施工气候分区，浙江属于热区，最低日平均气温大于0℃，另外根据该地区的降雨量，属于多雨湿润地区。

3、沿线有丰富的砂石材料，砂质好；石料为石灰岩，质量可靠，运输便利；当地有水泥厂和电厂，粉煤灰较丰富。

4.3 设计说明

依据规范要求，选用的各结构层，其中基层采用水泥稳定碎石，以满足多雨湿润地区路面结构层排水的要求。混凝土路面结构的强度高、稳定性及耐久性好，但是水泥的需求量大，有接缝，这些接缝影响行车的舒适性，增加施工和养护的复杂性，而且又是路面的薄弱点，如处理不当，将导致路面板边和板角处的破坏；开放交通较迟；修复困难，混凝土路面破坏后，开挖很困难，修补工作量也大，且影响交通。

沥青路面是用沥青材料做结合料粘结矿物修筑面层与各类基层和垫层所组成的路面结构。由于沥青路面使用沥青结合料，因而增强了矿料间的结合力，提高了混合料的强度和稳定性，使路面的使用质量和耐久性都得到提高。与水泥混凝土路面相比，沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪音低、开放交通早、容易养护维护等优点。

4.4 路面结构设计

依据设计要求，拟分别采用两种路面结构设计方案（水泥砼路面与沥青砼路面两种方案）进行路面结构方案比选，选取其中最优方案作为本设计路段路面结构，并付诸于工程实际。

4.4.1 沥青混凝土路面设计

沥青路面结构设计采用弹性层状体系理论结合本路段新建沥青路面设计基本参数（如路面等级、面层类型、土基回弹模量、各结构层材料抗压回弹模量及抗拉强度等）采用公路路面设计程序系统进行验算。其基本原理依据设计弯沉值计算路面厚度。

1、轴载分析

路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载。

（1）、以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次。 ① 轴载换算

轴载换算采用如下的计算公式：N c1 c2ni(

i 1k

pi4.35

) p

式中：N —标准轴载当量轴次，次/日；

ni

—被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日；

P—标准轴载，KN；

pi

—被换算车辆的各级轴载，KN；

K—被换算车辆的类型数；

c1—轴载系数，c1 1 1.2(m 1)，m是轴数。当轴间距离大于

3m时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m时，应考虑轴数系数；

c2—轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1，四轮组为0.38。

表4—2 交 通 资 料

表4—3 轴载换算结果表（弯沉）

② 累计当量轴次

根据设计规范，二级道路沥青路面的设计年限取10年，四车道的车道系数是0.4—0.5，取0.45。

Ne＝

t

365N1（[1 ）－1]

式中：Ne－设计年限内累计交通量； Nl－设计的初始年平均日交通量； －设计年限内交通量年平均增长率； －轮迹分布系数； t－设计年限。

10

365 1022.799 （[1 0.05）－1]

0.45＝2113019 次 则Ne＝

0.05

（2）、验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次。 ① 轴载换算

当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于50KN的各级轴载（包括车辆的前后轴）的作用次数N，应按下述公式换算成标准轴载P的当量作用次数。

验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为

N c1' c2'ni(

i 1k

pi8

) p

''cc11式中：－为轴数系数， 1 2(m 1)；

'c2 －轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1，四轮组为0.09。

表4--4 交 通 资 料

表4--5 轴载换算计算结果

② 累计当量轴次

1010

365Nl（[1 0.05）－1]365 989.822 （[1 0.05）－1]N ＝ 0.45＝ 0.45＝2044892e

0.050.05

次

2、 结构组合与材料选取

由上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为200万次左右，根据规范推荐结构，路面结构层采用沥青混凝土（12cm）、基层采用水泥碎石（40 cm）。

规范规定城市二级道路的面层由二至三层组成，查规范，采用二层沥青面层，表面层采用细粒式密级配沥青抗滑表层（厚4cm），下面层采用粗粒式沥青混凝土（厚8cm）。

3、各层材料的抗压模量与劈裂强度

表4--6 各层材料抗压模量（20℃）与劈裂强度

4、土基回弹模量的确定

该路段处于Ⅳ5区，为粘质土，稠度为1.00，查《路基路面工程》表16.6.2，可知土基回弹模量为39.5MPa。 5、设计指标的确定

对于中等城市主干路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层层底拉应力的验算。

（1）、设计弯沉值

该道路为中等城市次干道，路面等级系数Ac 1.1，面层是沥青混凝土路面As取1.0，半刚性基层，底基层总厚度大于20cm，基层类型系数

Ab 1.0。

设计弯沉值为：

0.2

NAcAsA＝ ld 600－eb

6 00

-0.2

21130 19 1 .1＝1.0 1.035.9

（0.01mm）

（2）、各层材料的容许层底拉应力

R

sp

Ks

①细粒式密级配沥青混凝土：

0.09AaNe

KS

Ac

0.22

0.0 91.0 204480.2292＝＝2

1.1

R

SP

KS

1.4

0.7MPa 2

②粗粒式密级配沥青混凝土：

0.09AaNe0.22

KS

Ac

.22

0.09 1.1 20448092

2.2

1.1

R

SP

KS

0.8

0.36MPa 2.2

③水泥稳定砂砾：

0.35Ne0.11

KS

Ac

0.11

0.3 52044892

＝1.57

1.1

R

…… 此处隐藏：5870字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……