一、 基本资料 （1） 设计任务书要求
湖北某地（Ⅳ3）拟建等级为高速公路，设计年限为15年，拟采用沥青路面结构，需进行路面结构设计。 （2） 地质条件
土基为粉质土，确定土基的稠度为1.10，路基干湿状态为干燥状态。 （3） 交通条件：
前轴载(KN) 29.3 49.0 45.1 28.7 23.1 23.7 26.5 37.1
后轴载(KN) 48.0 101.6 101.5 68.2 73.2 69.2 56.7 72.65
型号 三菱T653B 黄河JN150 江淮HF150 解放CA150 湘江HQP40 东风EQ140 东风EQ155 长征XD980
后轴数 1 1 1 1 2 1 2 2
轮组数 轴距(cm) 交通量(辆/日) 双 双 双 双 双 双 双 双
- - - - >3m - - -
500 500 500 400 500 400 500 500
二、设计步骤及要点： 2.1. 沥青路面设计：
2.1.1.确定路面等级和面层类型
2.1.1.1.设计年限内一个车道的累计当量轴次计算 路面设计以单轴载双轮组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： 由程序计算可得结果： 2204（次）
（注：轴载小于25KN的轴载作用可以不计。）
②累计当量轴次
根据设计规范，（高速）公路沥青路面的设计年限取15年，六车道的车道系数是取0.35。 累计当量轴次： =8266889（次）
(2)验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次 ①轴载换算
验算半刚性基层层底拉应力轴载换算公式： 由程序计算可得结果： =1438（次）
轴载换算结果（半刚性基层层底拉应力） 注：轴载小于50KN的轴载作用可以不计。
②累计当量轴次
参数取值同上，设计年限是15年,车道系数取0.35。 累计当量轴次： =5393732（次）
2.1.1.2、确定路面等级和面层类型
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大于500万次。根据规范《公路沥青路面设计规范JTGD 50－2004》和设计任务书的要求可确定路面等级为高级路面，面层类型采用沥青混凝土，设计年限为15年。 2.1.2、确定土基的回弹模量
(1)、此路为新建路面，根据设计资料可知路基干湿状态为干燥状态。 (2)、根据设计资料，由设计规范《公路沥青路面设计规范JTJ 014—97》，该路段处于Ⅳ 区，为粉质土，确定土基的稠度为1.10。
(3)、查设计规范《公路沥青路面设计规范JTJ 014—97》中“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值 ”表得土基回弹模量为 MPa.
2.1.3、路面结构组合设计 2.1.3.1、拟订路面结构组合方案
方案Ⅰ：根据规定推荐结构，并考虑到公路沿途有大量碎石且有石灰供应，路面结构面层采用沥青混凝土（取15.5cm），底基层采用石灰水泥粉煤灰砂砾土（取25cm），基层采用水泥石灰稳定碎砾石（厚度待定）。
方案Ⅱ: 根据规定推荐结构，并考虑到公路沿途有大量碎石且有石灰供应，路面结构面层采用沥青混凝土（取17cm），底基层采用水泥稳定砂砾（取25cm），基层采用石灰煤渣碎石（厚度待定）。 2.1.3.2、拟订路面结构层的厚度
方案Ⅰ：由于计算所得的累计当量轴载达到了500万次，按一级路的路面来设计，由设计规范《公路沥青路面设计规范JTJ 014—97》规定高速公路、一级公路的面层由二层至三层组成。采用三层式沥青面层，表面层采用细粒式密级配沥青混凝土（厚度为3.5cm），中面层采用中粒式密级配沥青混凝土（厚度为5cm），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚度为）。
方案Ⅱ：由设计规范《公路沥青路面设计规范JTJ 014—97》规定高速公路、一级公路的面层由二层至三层组成。采用三层式沥青面层，表面层采用细粒式密级配沥青混凝土（厚度为4cm），中面层采用中粒式密级配沥青混凝土（厚度为6cm），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚度为7cm）。
方案Ⅰ和方案Ⅱ的对比：由上面的两个方案，可以清楚的知道，方案Ⅰ比方案Ⅱ要好，因为方案Ⅰ更加经济合理，材料的配合比更加适当，工程效益和效果也要好，而且方案Ⅰ中的材料更加容易控制和得到。因此，方案Ⅰ比方案Ⅱ要优越，所以选择方案Ⅰ作为最佳方案。以下的计算都是针对方案Ⅰ的情况来计算的。 对于方案Ⅰ的情况计算：
2.1.3.3、各层材料的设计参数（抗压模量与劈裂强度）
层位 1 2 3 结构层材料名称 劈裂强度(MPa) 细粒式沥青混凝土 1.4 中粒式沥青混凝土 1 粗粒式沥青混凝土 0.8 容许拉应力(MPa 0.47 0.33 0.24
4 5 水泥石灰稳定碎砾石 石灰粉煤灰砂砾土 0.6 0.25 0.31 0.1 2.1.4、根据设计弯沉值计算路面厚度
设计指标的确定，对于高速公路，规范要求以设计弯沉值人作为设计指标，并进行结构层底拉应力验算。 2.1.4.1、计算设计弯沉值
按照设计规范《公路沥青路面设计规范JTJ 014—97》中路面设计弯沉值公式计算。该项公路为高速公路,公路等级系数为1.0,面层是沥青混凝土，面层类型系数取1.0，半刚性基层，底基层总厚度大于，基层类型系数取1.0 。 设计弯沉值为： mm
2.1.4.2、计算各层材料的容许层底拉应力 设计资料总结如下：
设计弯沉值为24.8mm，相关设计资料汇总如下表所示。由 可得：
设计资料汇总表
层位 结构层材料名称 细粒式沥青混凝土 中粒式沥青混凝土 粗粒式沥青混凝土 水泥石灰稳定碎砾石 石灰粉煤灰砂砾土 土基 厚度(cm) 抗压模量(MPa) (20℃) 1400 1200 900 1500 550 42.5
抗压模量(MPa) (15℃) 2000 1600 1200 1500 550 容许应力(MPa) 0.5 0.36 0.26 0.32 0.1 1 2 3 4 5 6 3.5 5 7 ？ 25
2.1.4.3、求计算层厚度
按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 24.8(0.01mm)
H( 4 )= 25 cm LS= 26.2(0.01mm)
H( 4 )= 30 cm LS= 23.3(0.01mm)
H( 4 )= 19.9 cm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力验算设计层厚度 :
H( 4 )= 27.4 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 27.4 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 27.4 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 27.4 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 27.4 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度 :
H( 4 )= 27.4 cm(仅考虑弯沉)
H( 4 )= 27.4 cm(同时考虑弯沉和拉应力) 2.1.5、验算沥青混凝土各面层及半刚性基层、底基层的层底弯拉应力 竣工验收弯沉值和层底拉应力计算
计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 :
第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 29.7 (0.01mm) 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 32.4 (0.01mm) 第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 35.3 (0.01mm) 第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 42 (0.01mm)
第 5 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 111.3 (0.01mm) 土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 322.9 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式)
LS= 258.8 (0.01mm)(根据“测试规程”第56页公式)
计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :
第 1 层底面最大拉应力 σ( 1 )=-0.282 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 σ( 2 )=-0.124(MPa) 第 3 层底面最大拉应力 σ( 3 )=-0.059 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 σ( 4 )= 0.144 (MPa) 第 5 层底面最大拉应力 σ( 5 )= 0.092(MPa) 2.1.6、综合结论：
通过计算和各个方案的选择，得到石灰土的厚度为H=27.4cm，实际路面结构的路表实测弯沉值为24.8(0.01mm)，沥青面层的层底均受拉应力，水泥碎石层底的最大拉应力为0.144 ,石灰土层底最大拉应力为0.092 。 上述设计结果满足设计要求。
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