某主干道路線的路面結構設計案例綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u15661某主干道路線的路面結構設計案例綜述 1189421.1交通荷載確定 114671.1.1交通資料 1289651.1.2設計指標與標準 2172671.1.3車輛當量設計軸載換算 2321491.2初擬路面結構 4122821.3材料參數 5231951.3.1方案一 5104311.4.2方案二 6230251.4.4路基頂面回彈模量 688121.5路面結構驗算 7266121.5.1等效溫度及溫度調整系數 7248071.5.2無機結合料穩定層層底拉應力驗算 8261401.5.3瀝青混合料層永久變形量驗算 8246431.5.4路面低溫開裂指數驗算 1017061.5.5HPDS軟件驗算 10323381.6方案比選 111.1交通荷載確定1.1.1交通資料本設計交通量參考數據如表7-1所示表7-1交通量參數序號車型前軸重（KN）后軸重（KN）后軸數交通量(輛/日)1黃河JN163（大貨）58.611414362三菱T653B（大貨）29.34814103湘江HQP40（大貨）23.173.224284少林（大客）28.768.213205凱特（小客）11.32314566江淮HF150（大貨）45.1101.511607福田風景G9（小客）1325.614601.1.2設計指標與標準（1）根據公路瀝青路面設計規范A2.4[9]，DDF=0.5，根據規范A.2.5[9]，車道系數LDF為0.55；（2）設計路段為改造主干道參照二級公路設計，采用水平三設計，根據規范表A.2.6-2表確定公路TTC分類；（3）經過計算，該設計交通量分類屬于TTC4，按照規范規定的車輛類型分布系數取值。1.1.3車輛當量設計軸載換算EAL根據規范A.1.2[9]，此主干道車型分類結果見7-1，其中1類車不需要考慮軸載換算：表7-1車型分類及交通量1類車2類車3類車4類車車型凱特福田風景G9少林江淮HF150黃河JN163三菱T653B湘江HQP40交通量（輛/日）9163201601274應用以上公式，進行軸載換算，結果見表7-2；表7-2車輛當量設計軸載換算車輛類型2類3類4類5類6類7類8類9類10類11類VCDF(%)28.943.95.509.42.04.63.42.30.1非滿載車比例PERml0.850.900.650.750.550.70.450.60.550.65滿載車比例PERmh0.150.100.350.350.450.30.550.40.450.35瀝青混合料非滿載系數EALFml0.80.40.70.61.31.41.41.52.41.5滿載系數EALFmh2.84.14.26.31.96.06.75.11.012.1EALF1.10.771.932.664.272.784.322.944.475.21VCDF×EALF0.320.340.1100.400.060.200.10.100.00N1783.9無機結合料非滿載系數EALFml0.51.30.30.610.21.816.40.731.82.5滿載系數EALFmh35.5314.2131.672.91505.7553713.5204.3426.8985.4EALF5.7532.5948.3625.97683.18171.4399.882.14212.9346.5VCDF×EALF1.6614.32.66064.223.4318.392.84.90.35N154360.74路基頂面非滿載系數EALFml0.60.40.90.71.61.91.82.83.71.6滿載系數EALFmh2.95.68.812.411.111.712.512.513.320.8EALF0.950.923.674.878.584.841.696.688.028.32VCDF×EALF0.270.40.200.810.10.350.230.180N11232.32N此主干路參照二級公路設計，則t=12；經查閱資料及調查，該地的γ=5%根據規范[9]，以瀝青混合料層層底拉應變、瀝青混合料層永久變量作為設計指標，則：N根據規范3.0.4[14]，屬于中等交通等級（8.0×10根據規范[14]，以無機結合料穩定層層底拉應力作為設計指標，則：N根據規范3.0.4[9]，屬于極重交通等級（>50×10根據規范[9]，以路基頂面豎向壓應變作為設計指標，則：N根據規范3.0.4[9]，屬于中等交通等級（8.0×10綜上所述，屬于中等交通等級。1.3初擬路面結構根據淮濱縣的氣候分區為2-4-2夏熱冬溫濕潤型及地質條件等工程條件，擬定兩種方案，見表7-3、7-4所示。表7-3方案一結構層材料厚度（cm）表面層AC-13(SBS改性瀝青)4中面層AC-20(SBS改性瀝青)6下面層AC-25(70號道路石油瀝青)8基層水泥穩定級配礫石30底基層水泥穩定未篩分碎石17表7-4方案二結構層材料厚度（cm）表面層AC-13(70號道路石油瀝青)4中面層AC-20(70號道路石油瀝青)6下面層AC-25(70號道路石油瀝青)8基層粒料材料25底基層粒料材料201.4材料參數在對于平安大道東段路面的改造設計中，所需用到的例如各類瀝青的模量，各類粒料材料的模量等參數，需要相關文獻與規范的結合查閱出結果，其中在劉廣[12]同過相關實驗測得了部分瀝青的DS，因此在對平安大道東段的路面改造設計中各層瀝青混合料永久變形量的數據都是來自上篇文獻相關公式的換算，其中DS=9365R0?1.48表7-6動穩定度表材料類型動穩定度DSAC-13(SBS改性瀝青)2800AC-20(SBS改性瀝青)5367AC-13(70號道路石油瀝青)2227AC-20(70號道路石油瀝青)1699AC-25(70號道路石油瀝青)7431.4.1方案一表7-7材料參數表材料類型模量（MPa）彎拉強度AC-13(SBS改性瀝青)10000AC-20(SBS改性瀝青)11000AC-25(70號道路石油瀝青)12000水泥穩定級配礫石125001.7水泥穩定未篩分碎石105001.7根據上述公式及參數，換算得到方案一的車轍實驗總變形深度，結果見表7-8。表7-8瀝青混合料R0取值（mm）材料類型車轍實驗總變形深度R0AC-13(SBS改性瀝青)2.26AC-20(SBS改性瀝青)1.46AC-25(70號道路石油瀝青)5.541.4.2方案二表7-9材料參數表材料類型模量（MPa）彎拉強度AC-13(70號道路石油瀝青)9000AC-20(70號道路石油瀝青)11000AC-25(70號道路石油瀝青)12000級配礫石360級配礫石360同理方案二的瀝青混合料車轍實驗總變形深度，見表7-10。表7-10瀝青混合料R0取值（mm）材料類型車轍實驗總變形深度R0AC-13(70號道路石油瀝青)2.64AC-20(70號道路石油瀝青)3.17AC-25(70號道路石油瀝青)5.541.4.4路基頂面回彈模量表7-13路基參數泊松比回彈模量Eu(MPa)0.4901.5路面結構驗算1.5.1等效溫度及溫度調整系數（1）等效溫度計算根據規范G.2.1[9]，經查規范表G.1.2[9],Tε=21.2℃，則T（2）溫度調整系數計算根據規范G.1.3[9]，式中：K當量瀝青面層：上面層和中面層：?上中換算面層和下面層：?E當量基層：EλB1.5.2無機結合料穩定層層底拉應力驗算根據規范B.2.1，疲勞開裂驗算公式如下所示[9]：N經查規范表B.2.1-1得：a=13.24,b=12.52經查規范表3.0.1得，β=1.04經查規范表B.2.1-2得：c1=14,c2=-0.0076,c3=-1.47k凍結指數F估計在800-50之間，屬輕凍區，經查規范表B.1.1[9]得：ka=0.9由以上計算結果得KT2=0.92,RS=1.7經查閱相關文章及計算得，δ1=0.11MPa，則：由上得：滿足條件。1.5.3瀝青混合料層永久變形量驗算根據規范，按照下式計算：總永久變形量：各分層變形量：Rkddhp計算過程如下所示：根據規范B.3.1[9]的分層方法，將瀝青混合料層分為6層，具體如下：上面層：分為兩層，20mm一層；中面層：分為三層，20mm一層；下面層：分一層即可，80mm;?a=180mm；?0z1=15mm；z2z4=70mm；z5經計算得：p1=0.7,p2=0.7，p3=0.69，p4=0.69，p5=0.68，p6=0.67綜上，各自取值見表7-14；表7-14匯總分層編號車轍變形量R0i（mm）分層厚度hi（mm）豎向壓力pi(MPa)修正系數kRi第i層永久變形量Rai（mm）永久變形量Ra（mm）12.26200.73.821.4615.1222.26200.76.912.6531.46200.691.381.7841.46200.696.231.5151.46200.684.751.1265.54800.671.96.60由規范得瀝青層容許永久變形為20mm，由上表得15.12mm<20mm，滿足規范要求。1.5.4路面低溫開裂指數驗算平安大道東段的低溫設計溫度為-21℃，路基類型參數b=3，蠕變勁度St=120MPa；瀝青混合料層厚ha=180mm，CI=1.95×1.5.5HPDS軟件驗算（1）方案一：經過軟件驗算，在各項指標均滿足的情況下，優化結果如表7-15所示。表7-15方案一（優化）結構層材料厚度（cm）上面層AC-13(SBS改性瀝青)4中面層AC-20(SBS改性瀝青)6下面層AC-25(70號道路石油瀝青)6基層水泥穩定級配礫石30底基層水泥穩定未篩分碎石17經軟件驗算的結果見表7-16。表7-16方案一驗算結果驗算類型容許值設計值第4層無機結合料穩定層疲勞開裂（次）1.084605E+112.309886E+08第5層無機結合料穩定層疲勞開裂（次）5.492539E+092.309886E+08瀝青面層低溫開裂指數（條）52.5瀝青混合料層永久變形量（mm）203.31(2)方案二：經驗算，將結構層優化調整為表7-17所示。表7-17方案二（優化）結構層材料厚度（cm）表面層AC-13(70號道路石油瀝青)4中面層AC-20(70號道路石油瀝青)6下面層AC-25(70號道路石油瀝青)8基層級配礫石32底基層級配礫石20驗算結果見表7-18。表7-18方案二驗算結果驗算類型容許值設計值瀝青混合料層疲勞開裂（次）48620912.347019E+07路基頂面豎向壓應變（MPa）357×147×瀝青面層低溫開裂指數（條）52.3瀝青混合料層永久變形量（mm）152.931.6方案比選方案一與方案二的區別在于方案一的上中面層采用SBS改性瀝青，半剛性基層；方案二上中面層采用70號道路石油瀝青，柔性基層；通過手算及軟件驗算可以看出兩種方案均滿足使用及規范要求。SBS改性瀝青的動穩定度大于70號道路石油瀝青，說明前者的抗高溫能力較強[14]，河南省屬于2-4-2夏熱冬溫濕潤型氣候；年平均氣溫在27℃左右，因此高溫條件不做重點；再者，平安大道是濱水主干道，周圍綠化面積較大，因此可以起到吸聲的效果，彌補了后者吸聲較弱的短板；最后，通過上面計算可得該主干道屬于中等交通等級，交通量較小，因此用70號道路石油瀝青可以滿足使用條件，同時成本較低。從路面的破損、彎沉、車轍的長期效果來