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1、2.5示例2.5.1 按照水平一的要求确定交通参数示例华中地区某一级公路，设计年限为15年。根据OD分析，断面大型客车和货车交通量为3500辆/日，交通量年增长率为6.5%。方向系数取0.55；根据表2-3,车道系数取0.50,则设计车道初始年大型客车和货车日均交通量为962辆/日，进而计算得到15年大型客车和货车累计为850万辆，可知设计交通荷载等级为重。根据对路段每辆车实际收集到的轴载组成数据，经统计分析后，得到车辆类型分布系数列于表211。表2-11车辆类型分布系数车辆类型2类3类4类5类6类7类8类9类1()类11类车型分布系数()6.415.31.4011.93.116.320.42
2、5.20分别统计271类车辆中单轴单胎、单轴双胎、双联轴和三联轴的数量，除以各类车辆总量，按式(211)计算各类车辆中不同轴型平均轴数，列于表2-12。表212各种车辆类型的不同轴型平均轴数车辆类型2类3类4类5类6类7类8类9类10类11类单轴单胎1.(X)L(X)1.001.002.(X)1.1.00L(X)2.001.00单轴双胎1.001.000.000.000.341.070.920.00LOO2.00双联轴0.000.001.000.000.640.930.161.000.031.00三联轴0.000.000.001.000.020.000.921.000.980.00按式(2-1
3、2)计算211类车辆不同轴型在不同轴重区间所占的百分比，得到不同轴型的轴重分布系数，即轴载谱。部分车辆类型的不同轴型的轴载谱如图2-23图2-26所示。图2-23部分车辆类型的单轴单胎轴载谱50嘲重(kN)200250车车车蚱学用学O6781三.图2-24部分车辆类型的单轴双胎轴载谱轴重（kN）图225部分车辆类型的双联轴轴载谱16141270二8玄6蛆46209876短5会3器210141210Q8X6Kn42025图2-26部分车辆类型的三联轴轴载谱(次)x田东验算的设计指标包括沥青混合料层层底拉应变和永久变形量、无机结合料稳定层层底拉应力和路基顶面竖向压应变。针对这三个设计指标，按式(2
4、-13)计算211类车辆各种轴型在不同轴重区间的当量设计轴载换算系数；然后按式(2-14)计算各类车辆当量设计轴载换算系数，针对不同设计指标的各类车辆当量设计轴载换算系数，列于表2-13。表213不同设计指标的各类车辆当量设计轴载换算系数车辆类型2类3类4类5类6类7类8类9类1()类11类沥青混合料层层底拉应变和永久变形量0.70.82.00.55.22.94.53.85.58.5无机结合料稳定层层底拉应力1.139.816.05.11144.3156.7524.0345.3528.11115.4路基顶面竖向压应变0.61.03.70.711.45.08.29.810.414.7根据表213
5、的计算结果，按式按式(2-16)和(2-17)计算设计车道上的当量设计轴载累计作用次数Ne0对应于沥青混合料层层底拉应变和永久变形量的当量设计轴载累计作用次数为3.23107次;对应于无机结合料稳定层层底拉应力的当量设计轴载累计作用次数为3.71x109次;对应于路基顶面竖向压应变的当量设计轴载累计作用次数为6.55x107次。2.5.2 按照水平二的要求确定交通参数示例华中地区某一级公路，设计年限15年。基本交通参数见251示例。由车辆类型分布系数、累计货车和大型客车交通量计算得到的各类车型交通量，列于表2-14。表244车辆类型分布系数和各车型车辆的交通量车辆类型2类3类4类5类6类7类8
6、类9类10类11类车型分布系数（）6.415.31.4O11.93.116.320.425.20交通量（万）54.3129.911.90.0101.026.3138.4173.2214.00.0水平二时，非满载车和满载车的比例取当地经验值，计算得到各类车型非满载车和满载车数量，结果列于表2-15。表215非满载车和满载车所占比例及相应交通量车辆类型2类3类4类5类6类7类8类9类10类11类交通量（万）54.3129.911.90.0101.026.3138.4173.2214.00.0非满载车比例0.850.870.650.750.560.680.450.610.580.0满载车比例0.15
7、0.130.350.250.440.320.550.390.420.0非满载车交通量（万）46.2113.07.70.056.617.962.3105.7124.10.0满载车交通量（万）8.216.94.20.044.58.476.167.689.90.0验算的设计指标包括沥青混合料层层底拉应变和永久变形量、无机结合料稳定层层底拉应力和路基顶面竖向压应变。针对这三个设计指标，根据当地经验值，得到各车型对应的非满载车和满载车的当量设计轴载换算系数,结果列于表2-16o表216非满载车和满载车的当量设计轴载换算系数车型沥青混合料层层底拉应变和永久变形量无机结合料稳定层层底拉应力路基顶面竖向压应变
8、非满载车满载车非满载车满载车非满载车满载车2类0.92.70.334.90.52.83类0.34.21.2313.60.65.84类0.84.10.3136.91.08.95类0.56.40.573.90.812.36类1.47.810.51506.61.717.67类1.55.97.9556.11.811.98类1.46.816.6712.61.712.69类1.65.10.6204.52.912.910类2.56.937.8427.83.813.711类1.412.22.6986.61.718.9根据表2-16,按式（2-16）和（2-17）计算设计车道上的当量设计轴载累计作用次数Neo对
9、应沥青混合料层层底拉应变和永久变形量的当量设计轴载累计作用次数为2.74107次;对应于无机结合料稳定层层底拉应力的当量设计轴载累计作用次数为1.91x109次;对应于路基顶面竖向压应变当量的设计轴载累计作用次数为5.22x107次。253按照水平三的要求确定交通参数示例华中地区某一级公路，设计年限15年。基本交通参数见2.5.1示例。由车辆类型分布系数、累计货车和大型客车交通量计算得到的各类车型交通量，列于表217。表2-17车辆类型分布系数和各车型车辆的交通量车辆类型2类3类4类5类6类7类8类9类10类11类车型分布系数（%）6.415.31.4O11.93.116.320.425.20
10、.0交通量（万）54.3129.911.90.0101.026.3138.4173.2214.00.0水平三时，非满载车和满载车的比例取表2-9所列全国代表值，计算得到各类车型非满载车和满载车数量，列于表218。表218非满载车和满载车所占比例及相应交通量车辆类型2类3类4类5类6类7类8类9类10类H类交通量（万）54.3129.911.90.0101.026.3138.4173.2214.00.0非满载车比例0.920.660.90.560.690.460.640.540.610.0满载车比例0.080.340.10.440.310.540.360.460.390.0非满载车交通量（万）5
11、0.085.710.70.069.712.188.693.5130.50.()满载车交通量（万）4.344.21.20.031.314.249.879.783.50.0验算的设计指标为沥青混合料层层底拉应变、沥青混合料层永久变形量和路基顶面竖向压应变。针对这三个设计指标，根据表2-10,得到各车型对应的非满载车和满载车的当量设计轴载换算系数，列于表2-19。表219非满载车和满载车的当量设计轴载换算系数车型沥青混合料层层底拉应变和永久变形量无机结合料稳定层层底拉应力路基顶面竖向压应变非满载车满载车非满载车满载车非满载车满载车2注0.82.80.535.50.62.93类0.44.11.3314
12、.20.45.64类0.74.20.3137.60.98.85类0.66.30.672.90.712.46类1.37.910.21505.71.617.17类1.46.07.8553.01.911.78类1.46.716.4713.51.812.59类1.55.10.7204.32.812.510类2.47.037.8426.83.713.31】类1.512.12.5985.41.620.8根据表219,按式(2-16)和(2-17)计算设计车道上的当量设计轴载累计作用次数Ne0对应沥青混合料层层底拉应变和永久变形量的当量设计轴载累计作用次数为2.62107次;对应于无机结合料稳定层层底拉应力
13、的当量设计轴载累计作用次数为1.64x109次;对应于路基顶面竖向压应变当量设计轴载累计作用次数为4.82x107次。算例1：水泥稳定碎石基层沥青路面结构1工程概况东北地区某高速公路，设计车速100km/小时，设计使用年限15年。所在地区自然区划属II-2区，沥青路面气候分区属2-2区，年均降雨量607毫米，年平均气温11.6C,月平均气温最低为3.2C,月平均气温最高为24.8C,多年最低气温为-20。2交通参数交通参数分析详见2.5.2节交通参数示例。3初拟路面结构方案结合工程经验，初拟水泥稳定碎石基层沥青路面结构列于表7-3,其中水泥稳定碎石基层厚度分别取340mm、36Omm和38Om
14、mo表7-3初拟水泥稳定碎石基层沥青路面结构结构层材料类型厚度（mm）面层AC13（SBS改性沥青）40AC20（90号道路石油沥青）60AC25（90号道路石油沥青）80基层水泥稳定碎石340/360/380底基层级配碎石1804路基和结构层材料参数路基顶面回弹模量路基为受气候影响的干燥类，土质为低液限黏土。参考公路路基设计规范（JTGD30-2015）,低液限黏土路基标准状态下回弹模量取70MPa,回弹模量湿度调整系数七取0.95,干湿与冻融循环作用折减系数3取0.80,则经过湿度调整和干湿与冻融循环作用折减的路基顶面回弹模量为53MPa,满足规范5.2.2条规定。级配碎石底基层模量根据试
15、验测定结果，经湿度调整后，级配碎石底基层模量为300MPa。水泥稳定碎石基层模量和弯拉强度根据试验测定结果，水泥稳定碎石材料弹性模量为24000MPa,乘以结构层模量调整系数0.5,水泥稳定碎石基层模量为12000MPa,弯拉强度为1.8MPa.沥青面层模量根据试验测定结果，20,IOHz时，SBS改性沥青AC13表面层模量为HOOOMPa,90号道路石油沥青AC20中面层和AC25下面层模量为IooooMPa。（5）泊松比根据规范表5.6.1,路基泊松比取0.40,级配碎石底基层取0.35,沥青混合料面层和水泥稳定碎石基层取0.25O5路面结构验算根据规范表6.2.1,需要验算的设计指标为无
16、机结合料基层层底拉应力和沥青混合料层永久变形；项目处于季节性冻土地区，由规范B.5.1条的规定，还需进行低温开裂指数验算。水泥稳定碎石基层层底应力根据结构层厚度和力学参数，采用弹性层状体系理论，计算得到水泥稳定碎石基层厚度为340mm、360mm和380mm时的层底拉应力，列于表7-4。表7-4水泥稳定碎石基层层底拉应力计算结果水泥稳定碎石基层厚度（mm）拉应力（MPa）3400.2693600.2513SO0.236根据规范表3.0.1,高速公路目标可靠指标S取1.65。根据气象资料，工程所在地区冻结指数F为242。C日，按照表B.1.1内插，季节性冻土地区调整系数自取0.95。根据规范式（
17、B.2.1-2）,当水泥稳定碎石基层厚度为34Omm、36Omm和380mm,现场综合修正系数屋分别为1.201、1.239和根据工程所在地区,查规范表G.1.2得到基准路面结构温度调整系数%2二116。根据表7-3初拟路面结构和路面结构层材料参数，按规范式（G.1.3-1）计算得到水泥稳定碎石厚度为340mm、36Omm和380mm时，路面结构的温度调整系数后2分别为1.25、1.22和1.19。由规范表B.2.1-L疲劳开裂模型参数a=13.24,b=12.52o根据以上参数，按规范式（B.2.1/）计算不同基层厚度时水泥稳定碎石基层疲劳开裂寿命，列于表7-5。由2.5.2节交通参数示例，
18、对应于无机结合料层层底拉应力的当量设计轴载累计作用次数为1.51xl（）9次，水泥稳定碎石基层厚度为36Omm时，基层疲劳开裂寿命可满足设计要求，故基层厚度取360mm。表7-5水泥稳定碎石基层疲劳开裂寿命水泥稳定碎石基层厚度（mm）疲劳开裂寿命（次）3401.291093601.591093801.95109沥青混合料层永久变形量在试验温度为60,压强为0.7MPa,加载次数为2520次时，三种沥青混合料车辙试验变形深度R。见表7-6o表7-6沥青混合，4&取值（mm）材料类型车辙试验总变形深度Ro改性沥青AC132.5道路石油沥青AC205.0道路石油沥青AC255.1查规范表G.1.2,
19、基准等效温度7=18.2C,带入7和沥青混合料层厚度加二18Omm,由规范式（G.2.1）计算得到沥青混合料层永久变形等效温度为21.1C。根据规范B.3.1条规定的分层方法，将沥青混合料层分为七个分层：40mm改性沥青AC13表面层，分为IOmm+15mm+15mm,共三层；60mm道路石油沥青AC20中面层，分为20mm+20mm+20mm,共三层；80mm道路石油沥青AC25下面层，作为一层。分别计算设计荷载作用下各分层顶部的竖向压应力，以上七个分层应力分别标识为pp7,结果列入表7-7O表77不同分层顶部压应力计算结果（MPa）PiP2P3P42捶Pi0.700.700.690.670
20、.620.550.48根据规范式（B.3.2-3）和式（B.3.2-4）,瓦产18Omm时力=-4.15,=0.66三根据以上分层方法和规范式（B.3.22）规定的取值规则，至上而下各分层的中点深度取值分别为15mm、17.5mm32.5mm、50mm70mm90mm和14Omm,根据力和龙的计算结果，带入规范式（B.3.2-2）,可得到七个分层的永久变形修正系数取值如表7-8,分别以ArAr7表示。表7-8各分层修正系数J计算结果ARlkR2kR3kR4kR5伙673.804.577.117.366.224.741.94由2.5.2节交通参数示例，对应于沥青混合料层永久变形量的当量设计轴载累
21、计作用次数为2.15x107次。根据以上参数，采用规范式（B.32l）计算各分层永久变形量，分别以Ral-Ra7表示,第1层至第7层的永久变形量分别为H=0.6mm,Rz2=1.0mm,凡3=1.6mm,=4.1mm,R5=3.0mm,=1.8mm,RaT=2.4m。各层永久变形累加得到沥青混合料层总永久变形量，Ra=LIRai=I4.6（mm）,满足规范表3.0.6-1容许变形量的要求。根据规范式（B.3.4）和表7-6所列车辙试验变形深度Ro计算沥青混合料的动稳定度，取整后列于表79,满足规范557条规定表79沥青混合料动稳定度（次mm）材料类型动稳定度改性沥青ACl32410道路石油沥青
22、AC2O860道路石油沥青AC25840路面低温开裂指数根据气候条件，所在地区低温设计温度T为-20。根据规范式（B.5.1）,路基填料为低液限粘土，路基类型参数b=2o表面层改性沥青的C条件下弯曲梁流变试验的劲度模量为300Mpao沥青混合料层厚度儿=18Omm.将上述参数带入规范式（B.5.1）,低温开裂指数C=1.7,满足规范3.0.6条对低温开裂指数的要求。6路基顶面和路表验收弯沉值根据规范B.7节，确定路基顶面和路表验收弯沉值时，荷载与落锤式弯沉仪相同，荷载盘半径为150mm,荷载为50kN。路基标准状态下回弹模量取70MPa,回弹模量湿度调整系数上取0.95,则平衡湿度状态下的回弹
23、模量为66MPa,采用弹性半空间体理论计算得到路基顶面验收弯沉值及为248.1（O,Olmm）o采用表7-3拟定的路面结构以及各层结构模量值，路基顶面回弹模量采用平衡湿度状态下的回弹模型乘以模量调整系数h（h=0.5）,为33MPa,根据弹性层状体系理论计算得到路表验收弯沉值Ia为24,7（O,Olmm）o7设计结论综合以上分析，满足无机结合料层疲劳开裂、沥青混合料容许永久变形量和沥青面层低温开裂要求的路面结构设计结果汇总如下:表7.10沥青路面结构组合与结构层模量结构层材料类型厚度(mm)结构层模量(MPa)面层AC13(SBS改性沥青)4011000AC20(90号道路石油沥青)60100
24、00AC25(90号道路石油沥青)80I(XXX)基层水泥稳定碎石36012000底基层级配碎石180300路基53水泥稳定碎石材料90d弯拉强度不小于1.8MPa,并宜不大于2.0MPa。表面层改性沥青低温性能应满足规范5.5.5条的规定。沥青混合料低温弯曲试验的破坏应变应符合规范表5.5.6的有关规定。改性沥青AC13动稳定度不小于2400次mm,道路石油沥青AC20动稳定度不小于800次mm,道路石油沥青AC25动稳定度不小于800次/mm。沥青混合料的贯入强度宜符合规范5.5.8条的规定。沥青混合料的水稳定性要求应符合规范5.5.10条的有关规定。设计沥青路面结构的路基顶面验收弯沉值为
25、248.1(0.01mm),路表验收弯沉值为24.7(O,Olmm)0(其他要求从略)算例2：级配碎石基层沥青路面结构1工程概况华中地区某二级公路，全长60公里，设计车速80km小时，设计年限12年。所在地区为暖温带大陆性气候，自然区划属II-5区,沥青路面气候分区属1-3区，年均降雨量641毫米，年平均气温14.3C,月平均气温最低0.1,月平均气温最高27.5。2交通参数交通参数分析详见2.5.3节交通参数示例。3初拟路面结构方案结合工程经验，初拟路面结构见表7-11,沥青混合料层厚度分别为100mm、120mm和14Ommo表711初拟级配碎石基层沥青路面结构结构层材料类型厚度（mm）面
26、层AC13（90号道路石油沥青）40AC25（90号道路石油沥青）60/80/100基层级配碎石300底基层级配碎石2004路基和结构层材料参数路基顶面回弹模量参考公路路基设计规范（JTGD30-2015）,粘土质砂路基标准状态下的回弹模量取75MPa,湿度调整系数取1.1,干湿与冻融循环作用折减系数七取0.85,则经过湿度调整和干湿与冻融循环作用折减的路基顶面回弹模量为70Mpa,满足规范5.2.2条规定。级配碎石层模量根据规范表5.3.8,经湿度调整后，级配碎石基层模量取500MPa,级配碎石底基层模量取300MPao沥青混合料层模量根据规范表5.5.11,20、IOHZ时，90号道路石油
27、沥青Ael3表面层模量取9000MPa,AC25下面层模量取100OOMPa。（4）泊松比根据规范表561,路基泊松比取0.40,沥青混合料层泊松比取0.25,级配碎石基层和底基层泊松比取0.35o5路面结构验算根据规范表6.2.1,需要验算的设计指标为沥青混合料层层底拉应变，沥青混合料层永久变形量和路基顶面竖向压应变。沥青混合料层层底拉应变采用弹性层状体系理论,计算沥青混合料层厚度为100mm120mm和140mm时，沥青混合料层层底拉应变，结果列于表7-12。表7-12沥青混合料层层底拉应变计算结果沥青混合料层厚度（mm）拉应变。把）100119.6120103.914091.3根据规范表
28、3.0.1,二级公路目标可靠指标4取1.04。工程所在地区不是季节性冻土地区，根据规范表B.1.1,季节性冻土地区调整系数匕取LOo根据工程所在地区，查规范表G.1.2得到基准路面结构温度调整系数为1.18,按规范式（G.1.3-1）计算沥青混合料层厚度分别为100mm、120mm和14Omm时，温度调整系数Atv分别为1.01、1.05和1.08。根据常用AC25型混合料的配合比设计情况，沥青饱和度VFA取65%o根据以上参数，按规范式（B.1.1-1）计算不同沥青混合料层厚度时沥青混合料层疲劳开裂寿命见表7-13。由253节交通参数示例，对应于沥青层混合料层层底拉应变的当量设计轴载累计作用
29、次数为7.5x106次，沥青混合料层厚度取120mm时沥青混合料层疲劳开裂寿命可满足要求，故面层厚度取120mm。表7-13沥青混合料层疲劳开裂寿命沥青混合料层厚度（mm）疲劳开裂寿命（次）I(X)6.011061209.631061401.44107沥青混合料层永久变形量在试验温度为60C,压强为0.7MPa,加载次数为2520次时，三种沥青混合料车辙试验变形深度Ro,见表7-14。表714沥青混合料&取值(mm)材料类型车辙试验总变形深度Ro改性沥青AC134.5道路石油沥青AC254.5查规范表G.1.2,基准等效温度7=20.9C,带入T和沥青混合料层厚度=120mm,由规范式(G2.
30、1)计算得到沥青混合料层永久变形等效温度为22.8C。根据规范B.3.1条规定的分层方法，将沥青混合料层分为七个分层：40mm道路石油沥青ACI3表面层，分为IOmm+15mm+15mm,共三层；80mm道路石油沥青AC25下面层，分为20mm+20mm+20mm+20mm,共四层。分别计算设计荷载作用下各分层顶部的竖向压应力，以上七个分层应力分别标识为pp7,结果列入表715。表7/5不同分层顶部压应力计算结果(MPa)PlP2P3P5捶0.700.690.660.590.470.330.21根据规范式(B.3.2-3)和式(B.3.2-4),3120mm时力=663,4=0.73。根据以上
31、分层方法和规范式(B.3.2-2)规定的取值规则，至上而下各分层的中点深度取值分别为15mm17.5mm32.5mm、50mm70mm90和110mm,根据力和必的计算结果，带入规范式(B.3.2-2),可得到七个分层的永久变形修正系数取值如表7-16,分别以依L伙6表示。表7-16各分层修正系数所计算结果kkmkR4kR5kitekm2.903.847.087.676.625.103.68由2.5.3节交通参数示例，对应于沥青混合料层永久变形量的当量设计轴载累计作用次数为7.5x106次。根据以上参数，采用规范式(B.3.2J)计算七个分层的永久变形量，分别以RaLRa7表示,第1层至第7层
32、的永久变形量分别为凡尸0.6mm,H“2=1.2mm,R.3=2.0mm,=2.4mm,&5=1.3mm,=0.5mm,凡=0.2mm0各层永久变形累加得到沥青混合料层总永久变形量，RQ=货=IRai=8.2(mm),满足规范表3.0.6-1容许变形量的要求。根据规范式(B.3.4)和表7-14所列车辙试验变形深度R。计算沥青混合料的动稳定度，取整后列于表7-17,满足规范557条规定表717沥青混合料动稳定度技术要求(次mm)材料类型动稳定度道路石油沥青AC131010道路石油沥青AC251010路基顶面竖向压应变根据工程所在地区，查规范表G.1.2得到基准路面结构温度调整系数为1.02,根
33、据初拟路面结构和路面结构层材料参数，按规范式(G.1.3-1)计算得到温度调整系数丘3为0.91。由2.5.3节交通参数示例，对应于路基顶面竖向压应变的当量设计轴载累计作用次数为1.27x10,次。根据以上参数，按规范式(B.4.1),路基顶面容许竖向压应变值&为323.5侔。采用弹性层状体系理论，计算沥青混合料层厚度为12Omm时，路基顶面竖向压应变为244.1,满足路基顶面容许竖向压应变要求。6路基顶面和路表验收弯沉值根据规范B.7节，确定路基顶面和路表验收弯沉值时，荷载与落锤式弯沉仪相同，荷载盘半径为150mm,荷载为50kN。路基标准状态下的回弹模量取75MPa,湿度调整系数总取1.1
34、,则平衡湿度状态下的回弹模量为83MPa,采用弹性半空间体理论计算得到路基顶面验收弯沉值/g为200.0(0.01mm)o采用经过验算的结构层厚度以及各层结构模量值，路基顶面回弹模量采用平衡湿度状态下的回弹模型乘以模量调整系数k(Zz=LO),为83MPa,根据层间连续弹性层状体系理论计算得到路表验收弯沉值Ia为35.8(0.01mm)o7设计结论综合以上分析，满足沥青层疲劳开裂、沥青混合料永久变形量和路基顶面竖向压应变要求的路面结构设计结果汇于表7-18：表7-18沥青路面结构组合与结构层模量结构层材料类型厚度(mm)结构层模量(MPa)面层AC13(90号道路石油沥青)409000AC25(90号道路石油沥青)100100OO基层级配碎石300500底基层级配碎石200300路基70道路石油沥青AC13和道路石油沥青AC25的动稳定度不小于100O次/mm。沥青混合料的贯入强度宜符合规范5.5.8条的规定。沥青混合料的水稳定性要求应符合规范5.5.10条的规定。设计沥清路面结构的路基顶面验收弯沉值为200.0(0.01mm),路表验收弯沉值为35.8(0.01mm)o(其他要求从略)。
