沥青混凝土路面路面

城市道路半刚性基层沥青混凝土新建路面结构层的计算
【摘要】：本文以工程实例通过基础资料并依据规范要求的技术标准，较系统的阐述了半刚性基层沥青路面结构层的拟定以及相应指标的验算。
现行书刊多从理论方面阐述路面结构的设计，本文以工程实例对新建的城市道路半刚性基层沥青混凝土路面进行结构计算。
一、 基础资料
呼和浩特市地处内蒙古高原属中温带大陆性气候。年平均气温6.2℃，最冷月平均气温－12.5℃，极端最低气温-31.2℃；最热月平均气温22.2℃，极端最高气温36.9℃。最大冻土深度156cm。年平均风速18m/s。
根据2000年呼和浩特经济统计年鉴资料，市域总人口207.8万人，城区人口74.1万人。
呼和浩特市绕城南路工程拟建为城市I级主干路，双向八车道，计算行车速度为60Km/h，路面设计标准轴载为BZZ-100；本工程采用半刚性基层沥青混凝土路面，设计年限15年。
二、 轴载换算
因缺乏必要的交通量组成资料，采用高峰小时流量换算。
由《工程可行性研究报告》，设计年限末路段高峰小时流量（pcu/h）如下表：
呼准路～呼托路 呼托路～呼清路 呼清路～呼凉路 呼凉路～大台什路 大台什路～东风路
3559 3330 3224 3175 3670
选取路段最大高峰小时流量3670pcu/H为全路高峰小时流量。
《城市道路设计规范》（CJJ37-90），设计小时交通量与设计年限的平均日交通量有以下关系存在：
Nh＝Nda•k•δ
式中，k值取11%，δ值取0.6；
则设计年限末的年平均日交通量为：Nda＝55606pcu/d；
计算路段通行能力时，车种换算系数
小客车1.0→普通汽车1.5 （CJJ37-90）
将年平均日交通量以普通汽车表示，则设计年限末日交通量为37070辆/日。
所有普通汽车按解放CA－10B考虑。
汽 车 参 数
轴型号 车 型 前轴重（KN） 后轴重（KN） 轴距（cm） 后轴轮距（cm） 双轮轮距（cm） 轮压（MPa）
空车 满载 空车 满载
1.2 解放CA-10B 19.3 20.3 21.0 60.0 400 174 29 0.5
《规范》 Nci=∑n i=1[γa•〔pi•ri1.5 pt•r1.5〕5•Ni]＝∑n i=1 Nbi
式中，Nci－设计年限末年双向日平均当量轴次；
pt＝0.7MPa；r＝10.65cm;
车 型 Pi(MPa) ri (cm) γa γa•〔pi•ri1.5 pt•r1.5〕5 Ni Nbi
解放CA－10B 0.5 8.04 0.25 0.0056 37070 207.592
0.5 9.77 1 0.0974 37070 3610.618
∑Nbi=3820
设计年限末年双向日平均当量轴次Nci＝3820n/d;
三、 以弯沉值计算路面结构厚度
（一）、容许回弹弯沉值的计算
〔l〕＝1.1•αr••αs/N0.2 （αr=1.0; αs=1.0）
N=ηn•Nct （ηn=0.5）
Nct=365•Nci•[(1＋γ)t－1]/[γ•(1＋γ)t-1]
γ-年平均增长率，参照《工程可行性研究报告》分析确定为12％；
t－设计年限，15年；
Nct＝10.64×106
N=0.5•Nct＝5.32×106=532万次；
则容许回弹弯沉值〔l〕＝1.1×1.0×1.0/〔5.32×106〕0.2＝0.050cm;
（二）、确定土基回弹模量
查公路自然区划图（JTJ003－86）知，呼和浩特市位于VI1 区（内蒙古草原中干区）。由《岩土工程报告》（西北设计院2001年）表6.4-2
路基土干湿类型划分表
路段 分区 里程 液性指数 干湿类型
中西段 III SK0+000~SK10+140 0.28～0.62 中湿
东 段 II SK10+140~SK13+609.711 0.30～0.43 干燥
本工程按路基土干湿类型分两段设计路面结构。
去除表层杂填土（0.5~2.0m），耕土（<1.0m），粉质粘土（1.5~7.3m）在南环全线呈层状分布于路基表层或呈透镜体分布于路基中下部。
III区（SK0+000~SK10+140）
该区水位埋深4.0~6.5m。
土的平均稠度： Bm＝（WL－Wm）/（WL－Wp）
《岩土工程报告》表6.3－1，WL＝32.8％，Wp ＝18.7％，Wm＝21.9％，
则 Bm＝0.77 （介于0.75～1.00之间，中湿）
查《公路沥青路面设计规范》（JTJ014－97）表E2，土基回弹模量En＝32.0Mpa;
II区（SK10+140~SK13+609.711）
《岩土工程报告》表6.3－1，WL＝31.3％，Wp ＝17.7％，Wm＝13.6％，
则 Bm＝1.30 （>1.0，干燥）
查《公路沥青路面设计规范》（JTJ014－97）表E2，土基回弹模量En＝50.0Mpa;
现以III区（SK0+000~SK10+140）为例进行路面结构的设计。
1. 设计年限内设计车道上的标准轴累计数
N＝5.32×106次；
2. 容许回弹弯沉值
〔l〕＝0.050cm;
3. 土基回弹模量
En=32.0MPa；
4. 初拟路面结构及其力学参数
层次 结构层名称 厚度hi（cm） 计算路表弯沉 计算沥青混凝土面层拉应力 计算水泥稳定砂砾基层拉应力 计算沥青混凝土面层剪应力
Ei(MPa) Ei(MPa) fam(MPa) Ei(MPa) frm(MPa) Ei(MPa