长沙理工大学路基路面综合设计沥青混凝土路面计算书

8 沥青混凝土路面设计

8.1标准轴载及设计交通量计算

8.1.1相关资料

设计理论：双圆垂直均布荷载作用下的弹性层状理论体系；

公路等级：高速公路；

路面类型及等级：沥青混凝土高级路面；

标准轴载：；

设计年限：，高速公路沥青路面设计年限为15年，因此本设计中取设计年限为15年；

车道特征：双向四车道；

车道宽度：；

车道系数：表3.1.6，双向四车道公路的车道系数取值范围为0.4～0.5。本设计中车道宽度为，有分隔带，根据规范有分隔带时车道较宽取低值的建议，取车道系数。

表8-1 交通量资料

车型	交通量（辆/昼夜）
小客车	2620
中客车SH130	834
大客车CA50	501
小货车BJ130	1725
中货CA50	585
中货车EQ140	8
大货车JN150	798
特大车日野KB222	688
拖挂车五十铃	60
交通量年平均增长率（%）	9.1

注：上表为双车道双向交通量调查结果。

8.1.2轴载换算

1.当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时，各级轴载按式（8-1）换算成标准轴载P的当量轴次N。

                                                （8-1）

式中：——以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时的标准轴载的当量轴次    ；

       ——被换算车型的各级轴载作用次数；

       ——标准轴载；

       ——被换算车型的各级轴载；

       ——被换算车型的轴数系数；

       ——被换算车型的轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为6.4，四轮组为0.38；

       ——被换算车型的轴载级别。

当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算；当轴间距小于3m时，双轴或多轴的轴数系数按式（8-2）计算。

                                                    （8-2）

式中：——轴数。

计算结果如表8-2所示： 

表8-2 以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时标准轴载当量轴次计算表

车型		车轴	轴数	轮组
小客车	2620	前轴	1	单轮组	13.0	1	6.4	2.345
	2620	后轴	1	双轮组	25.6	1	1.0	6.985
中客车   SH130	834	前轴	1	单轮组	25.6	1	6.4	14.230
	834	后轴	1	双轮组	51.1	1	1.0	44.957
大客车   CA50	501	前轴	1	单轮组	28.7	1	6.4	14.054
	501	后轴	1	双轮组	68.2	1	1.0	94.798
小货车   BJ130	1725	前轴	1	单轮组	13.6	1	6.4	1.879
	1725	后轴	1	双轮组	27.2	1	1.0	5.986
中货车   CA50	585	前轴	1	单轮组	28.7	1	6.4	16.411
	585	后轴	1	双轮组	68.2	1	1.0	110.692
中货车   EQ140	8	前轴	1	单轮组	23.7	1	6.4	10.540
	8	后轴	1	双轮组	69.2	1	1.0	174.171
大货车   JN150	798	前轴	1	单轮组	49.0	1	6.4	229.370
	798	后轴	1	双轮组	101.6	1	1.0	855.048
特大日野车   KB222	688	前轴	1	单轮组	50.2	1	6.4	219.700
	688	后轴	1	双轮组	104.3	1	1.0	826.276
拖挂车     五十铃	60	前轴	1	单轮组	100.0	1	6.4	384.000
	60	后轴	3	双轮组	100.0	3.4	1.0	204.000

则有以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时标准轴载的当量轴次：

2.以半刚性材料层的拉应力为设计指标时，各级轴载均应按式（8-3）换算成标准轴载P的当量轴次。

                                                  （8-3）

式中：——以半刚性材料层的拉应力为设计指标时标准轴载的当量轴次；

      ——被换算车型的轴轮系数；

      ——被换算车型的轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09。

以拉应力为设计指标时，双轴或多轴的轴数系数按式（8-4）计算。

                                                    （8-4）

式中：——轴数。

计算结果如表8-3所示： 

表8-3 以半刚性材料层的拉应力为设计指标时标准轴载的当量轴次计算表

车型		车轴	轴数	轮组
小客车	2620	前轴	1	单轮组	13.0	1	18.5	0.004
	2620	后轴	1	双轮组	25.6	1	1.0	0.048
中客车   SH130	834	前轴	1	单轮组	25.6	1	18.5	0.285
	834	后轴	1	双轮组	51.1	1	1.0	3.877
大客车   CA50	501	前轴	1	单轮组	28.7	1	18.5	0.427
	501	后轴	1	双轮组	68.2	1	1.0	23.448
小货车   BJ130	1725	前轴	1	单轮组	13.6	1	18.5	0.004
	1725	后轴	1	双轮组	27.2	1	1.0	0.052
中货车   CA50	585	前轴	1	单轮组	28.7	1	18.5	0.498
	585	后轴	1	双轮组	68.2	1	1.0	27.380
中货车   EQ140	8	前轴	1	单轮组	23.7	1	18.5	0.159
	8	后轴	1	双轮组	69.2	1	1.0	45.432
大货车   JN150	798	前轴	1	单轮组	49.0	1	18.5	49.062
	798	后轴	1	双轮组	101.6	1	1.0	906.051
特大日野车   KB222	688	前轴	1	单轮组	50.2	1	18.5	51.332
	688	后轴	1	双轮组	104.3	1	1.0	963.525
拖挂车     五十铃	60	前轴	1	单轮组	100.0	1	18.5	1110.000
	60	后轴	3	双轮组	100.0	5	1.0	300.000

则有以半刚性材料层的拉应力为设计指标时标准轴载的当量轴次：

8.1.3设计年限累积当量标准轴载数及交通等级

设计年限内一个车道通过的累计当量标准轴载次数按式（8-5）计算。

                                          （8-5）

式中：——设计年限内一个车道的累计当量轴次；

——设计年限；

——营运第一年双向日平均当量轴次；

——设计年限内交通量的平均年增长率；

——车道系数。

1. 当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时，设计年限内一个车道通过的累计当量标准轴载次数：

    属于重交通等级。

2. 以半刚性材料层的拉应力为设计指标时，设计年限内一个车道通过的累计当量标准轴载次数：

    属于重交通等级。

3.每车道、每日平均大型客车及中型以上的各种货车交通量：

属于重交通等级。

4.根据以上分析计算，取一个较高的交通等级作为设计交通等级，则本设计中的沥青混凝土路面设计交通等级为重交通等级。

8.2拟定路面结构层

  

方案一选用SAM-13做沥青路面的上面层，抗变形能力较强，耐久性较好。广西属于我国南方地区，夏季温度较高，由于SMA中粗集料的良好嵌挤，使得混合料具有更好的高温情况下抵抗车辙的能力。且广西属于多雨地区，SMA中沥青玛蹄脂的粘结作用，使混合料具有更佳的水稳定性。相对沥青混凝土，SMA表面构造深度较大，抗滑性能更好。级配碎石做基层，一方面能排出下渗的水，另一方面能防止反射裂缝，保证面层结构正常工作。水泥稳定碎石做底基层，由于其上部都是柔性结构，因此底基层采用承载能力较强、刚度较大的半刚性水泥稳定碎石作为主要的承重层，承受来自车辆荷载的作用。路基中湿状态时，设置天然砂砾垫层，防止地下水的毛细作用，本设计段附近有大型采砂场，原材料也容易获得。

方案二采用的是一套柔性基层，其不同于方案一的地方在于采用ATPB-25做下面层，考虑到广西地处亚热带季风气候区，年降雨量大，且雨季集中在4～9月，正好与高温季重叠，路面在高温下易产生车辙，又饱受雨水侵害。因此选用开级配的沥青稳定碎石做下面层能起到排水层的作用，尽可能地降低环境对路面结构的损害。密级配沥青稳定碎石基层一方面与整个路面结构都属于柔性结构，受力和变形更相协调，另一方面也能防止雨水下渗。级配碎石底基层由于其中孔隙的大量存在，更大程度地防止了毛细水对路面结构的侵蚀。

方案三采用的是比较传统的半刚性基层。相比方案一面层没有变化。水泥稳定碎石基层产生的板体效应能大大提高路面结构的承载能力，由于水泥稳定碎石基层作为主要的承重层承受了大部分荷载弯矩，使得沥青面层因荷载引起的裂缝大大减少。由于水泥稳定碎石基层承载能力较高，底基层的承载力可以适当降低，考虑到广西盛产石灰，底基层选用石灰土稳定碎石，既具备不错的刚度，又能更好的控制施工成本。

8.3沥青路面结构层厚度计算

8.3.1控制指标

本设计中将路表弯沉值和某些结构层的弯拉应力作为沥青混凝土路面厚度设计的设计指标。

1.以路表回弹弯沉值作为保证路面结构整体刚度的设计指标

设计弯沉值应根据公路等级、设计年限内累积标准当量轴次、面层和基层类型按下式确定。

                                                （8-6）

式中：——设计弯沉值；

——设计年限内一个车道累积当量轴次；

——公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0，二级公路为1.1，三、四级公路为1.2；本设计公路为高速公路，因此公路等级系数取1.0；

——面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0，热拌和冷拌沥青碎石、沥青贯入式路面（含上拌下贯式路面）、沥青表面处治为1.1；本设计中沥青路面上面层均采用细粒式沥青玛蹄脂碎石，因此面层类型系数取1.1；

——路面结构类型系数，半刚性基层或底基层上柔性结构层总厚度小于180mm时为半刚性基层结构，取1.0；半刚性基层或底基层上柔性结构层总厚度大于300mm时为柔性基层结构，取1.6；柔性结构层厚度为180～300mm时，可线性内插。

2. 以弯拉应力作为控制结构层疲劳开裂的设计指标

沥青混凝土层、半刚性材料基层和底基层以拉应力为设计或验算指标时，材料的容许拉应力按下式计算：

                                                            (8-7)

之中：——路面结构层材料的容许拉应力；

——沥青混凝土或半刚性材料的极限劈裂强度；

——抗拉强度结构系数。

沥青混凝土的极限劈裂强度取其15℃时的极限劈裂强度；对水泥稳定类材料取其龄期为90d的极限劈裂强度；对二灰稳定类、石灰稳定类材料取其龄期为180d的极限劈裂强度；对水泥粉煤灰稳定类材料取其龄期为120d的极限劈裂强度。

沥青混凝土层的抗拉强度结构系数计算公式：

                                                    (8-8)

无机结合料稳定集料类的抗拉结构强度系数计算公式：

                                                    (8-9)

无机结合料稳定细粒土类的抗拉强度结构系数计算公式：

                                                   (8-10)

8.3.2方案一路基干燥状态路面结构厚度计算

1. 计算指标

设计层：水泥稳定碎石底基层

本设计公路为高速公路，因此公路等级系数取1.0。

沥青路面上面层采用SAM-13，因此面层类型系数取1.1。

水泥稳定碎石底基层上柔性结构层厚度为330mm，因此路面结构类型系数取1.6。

路面设计弯沉值： 40.3(0.01mm)

拟定路面结构层层数：5

水泥稳定碎石设计层压实最小厚度：150mm

附录B气候区有关资料，参照南宁气候统计资料，最低气温为-2℃，最高气温为37℃，可不进行防冻厚度验算。根据表5.1.4-1路基干湿状态的分界稠度建议值，本设计段土基为黏性土，干燥状态时取路基土平均稠度。由于广西梧州位于公路自然区划中的6区，根据表F.0.3取路基土干燥状态下回弹模量为44.0MPa。

2.材料计算参数

表8-4 方案一路基干燥时拟定结构层材料计算参数

层位	结构层 材料	计算 厚度(mm)	20℃抗压模量(MPa)		15℃抗压模量(MPa)		劈裂 强度 (MPa)	容许拉应力(MPa)
			均值	标准差	均值	标准差
1	SAM-13	40	1500	138	2000	201	1.7	0.52
2	AC-20	60	1300	126	1800	146	1.0	0.31
3	AC-25	80	1000		1200	132	0.8	0.24
4	级配碎石	150	500	27	1500	165	—	—
5	水泥稳定碎石	设计层	1500	162	3500	333	0.5	0.24
6	土基	—	44	—	—	—	—	—

由于本次设计缺乏实际试验数据，因此计算所用的材料计算参数均根据  中推荐的数据视情况选定。抗压模量均值选定时避免选取推荐值的上限和下限，由于本设计中交通等级为重交通，因此对结构承载力要求会较高一些，对材料的性能要求也会更高，所以抗压模量和劈裂强度均选得偏大。标准差本应在施工过程中根据检测时材料在实际龄期所对应的模量值得到，本设计中在均值大约10%的浮动范围内自行拟定，以此计算施工完后检测各结构层的标准弯沉值。由于粒料层不能抵抗弯拉应力，某些孔隙率大的半刚性结构层及柔性结构层抵抗弯拉应力的能力也很弱，因此假定这些结构层不参与抵抗弯拉应力，不需进行层底拉应力验算。荷载等因素引起的弯拉应力由其它结构层分担，并对这些结构层进行层底拉应力验算。

3.按设计弯沉值计算设计层厚度：

路面设计弯沉值；

水泥稳定碎石底基层时，路面计算弯沉值。

由于设计层厚度取设计层压实厚度最小值150mm时，弯沉计算满足要求。因此在仅将路表面弯沉值作为设计指标时，可取水泥稳定碎石底基层计算厚度为150mm。

4.按沥青混凝土层层底拉应力及半刚性材料层层底拉应力验算设计层厚度：

水泥稳定碎石底基层时，第1、2、3层底面拉应力均满足规范要求；

水泥稳定碎石底基层时，第5层底面拉应力；

水泥稳定碎石底基层时，第5层底面拉应力；

水泥稳定碎石底基层时，第5层底面拉应力。

5.通过以上计算，施工时考虑到水泥稳定碎石结构层压实最小厚度为150mm，若取水泥稳定碎石底基层厚度为250mm，即使将底基层分为150+100mm两层施工，也无法满足规范要求。因此通过对设计层厚度施工时的考虑及取整，取水泥稳定碎石底基层设计厚度为300mm。

表8-5 方案一路基干燥时结构层厚度计算结果

层位	结构层 材料	设计厚度(mm)	20℃抗压模量(MPa)		15℃抗压模量(MPa)		层底拉应力(MPa)	容许拉应力(MPa)
			均值	标准差	均值	标准差
1	SAM-13	40	1500	138	2000	201	-0.186	0.52
2	AC-20	60	1300	126	1800	146	0.0	0.31
3	AC-25	80	1000		1200	132	0.004	0.24
4	级配碎石	200	500	27	1500	165	—	—
5	水泥稳定碎石	300	1500	162	3500	333	0.204	0.24
6	土基	—	44	—	—	—	—	—

根据以上，设计结构层厚度满足路表回弹弯沉值、沥青混凝土层层底拉应力及半刚性材料层层底拉应力要求。

6.各结构层表面弯沉（标准弯沉值）：

第1层顶面交工验收标准弯沉值；

第2层顶面交工验收标准弯沉值；

第3层顶面交工验收标准弯沉值；

第4层顶面交工验收标准弯沉值；

第5层顶面交工验收标准弯沉值。

7.方案一路基干燥时沥青路面结构层设计结果如下：

8.3.3方案一路基中湿状态路面结构厚度计算

1. 计算指标

设计层：水泥稳定碎石底基层

本设计公路为高速公路，因此公路等级系数取1.0。

沥青路面上面层采用SAM-13，因此面层类型系数取1.1。

水泥稳定碎石底基层上柔性结构层厚度为330mm，因此路面结构类型系数取1.6。

拟定路面结构层层数：6

路面设计弯沉值： 40.3(0.01mm)

水泥稳定碎石设计层压实最小厚度：150mm

附录B气候区有关资料，参照南宁气候统计资料，最低气温为-2℃，最高气温为37℃，可不进行防冻厚度验算。根据表5.1.4-1路基干湿状态的分界稠度建议值，本设计段土基为黏性土，中湿状态时取路基土平均稠度。由于广西梧州位于公路自然区划中的6区，根据表F.0.3取路基土中湿状态下回弹模量为38.0MPa。

2.材料计算参数

表8-6 方案一路基中湿时拟定结构层材料计算参数

层位	结构层 材料	计算 厚度(mm)	20℃抗压模量(MPa)		15℃抗压模量(MPa)		劈裂 强度 (MPa)	容许拉应力(MPa)
			均值	标准差	均值	标准差
1	SAM-13	40	1500	138	2000	201	1.7	0.52
2	AC-20	60	1300	126	1800	146	1.0	0.31
3	AC-25	80	1000		1200	132	0.8	0.24
4	级配碎石	150	500	27	1500	165	—	—
5	水泥稳定碎石	设计层	1500	162	3500	333	0.5	0.24
6	天然砂砾	150	150	23	200	27	—	—
7	土基	—	38	—	—	—	—	—

由于本次设计缺乏实际试验数据，因此计算所用的材料计算参数均根据  中推荐的数据视情况选定。抗压模量均值选定时避免选取推荐值的上限和下限，由于本设计中交通等级为重交通，因此对结构承载力要求会较高一些，对材料的性能要求也会更高，所以抗压模量和劈裂强度均选得偏大。标准差本应在施工过程中根据检测时材料在实际龄期所对应的模量值得到，本设计中在均值大约10%的浮动范围内自行拟定，以此计算施工完后检测各结构层的标准弯沉值。由于粒料层不能抵抗弯拉应力，某些孔隙率大的半刚性结构层及柔性结构层抵抗弯拉应力的能力也很弱，因此假定这些结构层不参与抵抗弯拉应力，不需进行层底拉应力验算。荷载等因素引起的弯拉应力由其它结构层分担，并对这些结构层进行层底拉应力验算。

3.按设计弯沉值计算设计层厚度：

路面设计弯沉值；

水泥稳定碎石底基层时，路面计算弯沉值。

由于设计层厚度取设计层压实厚度最小值150mm时，弯沉计算满足要求。因此在仅将路表面弯沉值作为设计指标时，可取水泥稳定碎石底基层计算厚度为150mm。

4.按沥青混凝土层层底拉应力及半刚性材料层层底拉应力验算设计层厚度：

水泥稳定碎石底基层时，第1、2、3层底面拉应力均满足规范要求；

水泥稳定碎石底基层时，第5层底面拉应力；

水泥稳定碎石底基层时，第5层底面拉应力；

水泥稳定碎石底基层时，第5层底面拉应力。

5. 通过以上计算，施工时考虑到水泥稳定碎石结构层压实最小厚度为150mm，若取水泥稳定碎石底基层厚度为240mm，即使将底基层分为150+90mm两层施工，也无法满足规范要求。因此通过对设计层厚度施工时的考虑及取整，取水泥稳定碎石底基层设计厚度为300mm。

表8-7 方案一路基中湿时结构层厚度计算结果

层位	结构层         材料	设计厚度(mm)	20℃抗压模量(MPa)		15℃抗压模量(MPa)		层底拉 应力(MPa)	容许拉 应力 (MPa)
			均值	标准差	均值	标准差
1	SAM-13	40	1500	138	2000	201	-0.185	0.52
2	AC-20	60	1300	126	1800	146	0.0	0.31
3	AC-25	80	1000		1200	132	0.003	0.24
4	级配碎石	150	500	27	1500	165	—	—
5	水泥稳定碎石	300	1500	162	3500	333	0.197	0.24
6	天然砂砾	150	150	23	200	27	—	—
7	土基	—	38	—	—	—	—	—

根据以上，设计结构层厚度满足路表回弹弯沉值、沥青混凝土层层底拉应力及半刚性材料层层底拉应力要求。

6.各结构层表面弯沉（标准弯沉值）：

第1层顶面交工验收标准弯沉值；

第2层顶面交工验收标准弯沉值；

第3层顶面交工验收标准弯沉值；

第4层顶面交工验收标准弯沉值；

第5层顶面交工验收标准弯沉值；

第6层顶面交工验收标准弯沉值。

7. 方案一路基中湿时沥青路面结构层设计结果如下：

8.3.4方案二路基干燥状态路面结构厚度计算

1. 计算指标

本设计公路为高速公路，因此公路等级系数取1.0。

沥青路面上面层采用SAM-13，因此面层类型系数取1.1。

方案二中路面采用的全是柔性结构层，因此路面结构类型系数取1.6。

拟定路面结构层层数：5

路面设计弯沉值： 40.3(0.01mm)

密级配沥青稳定碎石设计层压实最小厚度：90mm

密级配沥青稳定碎石设计层压实适宜厚度：90～150mm

附录B气候区有关资料，参照南宁气候统计资料，最低气温为-2℃，最高气温为37℃，可不进行防冻厚度验算。根据表5.1.4-1路基干湿状态的分界稠度建议值，本设计段土基为黏性土，干燥状态时取路基土平均稠度。由于广西梧州位于公路自然区划中的6区，根据表F.0.3取路基土干燥状态下回弹模量为44.0MPa。

2.材料计算参数

表8-8 方案二路基干燥时拟定结构层材料计算参数

层位	结构层 材料	计算 厚度(mm)	20℃抗压模量(MPa)		15℃抗压模量(MPa)		劈裂 强度 (MPa)	容许拉应力(MPa)
			均值	标准差	均值	标准差
1	SAM-13	40	1500	138	2000	201	1.7	0.52
2	AC-20	60	1300	126	1800	146	1.0	0.31
3	ATPB-25	80	800		1500	129	—	—
4	密级配 沥青稳定碎石	设计层	1300	117	1500	141	0.9	0.28
5	级配碎石	320	500	27	1500	165	—	—
6	土基	—	44	—	—	—	—	—

由于本次设计缺乏实际试验数据，因此计算所用的材料计算参数均根据  中推荐的数据视情况选定。抗压模量均值选定时避免选取推荐值的上限和下限，由于本设计中交通等级为重交通，因此对结构承载力要求会较高一些，对材料的性能要求也会更高，所以抗压模量和劈裂强度均选得偏大。标准差本应在施工过程中根据检测时材料在实际龄期所对应的模量值得到，本设计中在均值大约10%的浮动范围内自行拟定，以此计算施工完后检测各结构层的标准弯沉值。由于粒料层不能抵抗弯拉应力，某些孔隙率大的半刚性结构层及柔性结构层抵抗弯拉应力的能力也很弱，因此假定这些结构层不参与抵抗弯拉应力，不需进行层底拉应力验算。荷载等因素引起的弯拉应力由其它结构层分担，并对这些结构层进行层底拉应力验算。

3.按设计弯沉值计算设计层厚度：

路面设计弯沉值；

密级配沥青稳定碎石基层时，路面计算弯沉值。

由于设计层厚度取压实最小厚度时，弯沉计算满足要求。因此在仅将路表面弯沉值作为设计指标时，可取密级配沥青稳定碎石基层计算厚度为90mm。

4.按沥青混凝土层层底拉应力及半刚性材料层层底拉应力验算设计层厚度：

密级配沥青稳定碎石基层时，第1、2、4层底面拉应力均满足规范要求。

5.通过对设计层厚取整，取密级配沥青稳定碎石基层设计厚度为90mm。

表8-9 方案二路基干燥时结构层厚度计算结果

层位	结构层 材料	设计 厚度(mm)	20℃抗压模量(MPa)		15℃抗压模量(MPa)		层底拉应力(MPa)	容许拉应力(MPa)
			均值	标准差	均值	标准差
1	SAM-13	40	1500	138	2000	201	-0.228	0.52
2	AC-20	60	1300	126	1800	146	0.013	0.31
3	ATPB-25	80	800		1500	129	—	—
4	密级配 沥青稳定碎石	90	1300	117	1500	141	0.058	0.28
5	级配碎石	320	500	27	1500	165	—	—
6	土基	—	44	—	—	—	—	—

根据以上，设计结构层厚度满足路表回弹弯沉值、沥青混凝土层层底拉应力及半刚性材料层层底拉应力要求。

6.各结构层表面弯沉（标准弯沉值）：

第1层顶面交工验收标准弯沉值；

第2层顶面交工验收标准弯沉值；

第3层顶面交工验收标准弯沉值；

第4层顶面交工验收标准弯沉值；

第5层顶面交工验收标准弯沉值。

7.方案二路基干燥时沥青路面结构层设计结果如下：

8.3.5方案二路基中湿状态路面结构厚度计算

1. 计算指标

本设计公路为高速公路，因此公路等级系数取1.0。

沥青路面上面层采用SAM-13，因此面层类型系数取1.1。

方案二中路面采用的全是柔性结构层，因此路面结构类型系数取1.6。

拟定路面结构层层数：6

标准轴载：BZZ-100

路面设计弯沉值： 40.3(0.01mm)

密级配沥青稳定碎石设计层压实最小厚度：90mm

密级配沥青稳定碎石设计层压实适宜厚度：90～150mm

附录B气候区有关资料，参照南宁气候统计资料，最低气温为-2℃，最高气温为37℃，可不进行防冻厚度验算。根据表5.1.4-1路基干湿状态的分界稠度建议值，本设计段土基为黏性土，中湿状态时取路基土平均稠度。由于广西梧州位于公路自然区划中的6区，根据表F.0.3取路基土中湿状态下回弹模量为38.0MPa。

2.材料计算参数

表8-10 方案二路基中湿时拟定结构层材料计算参数

层位	结构层 材料	计算 厚度(mm)	20℃抗压模量(MPa)		15℃抗压模量(MPa)		劈裂 强度 (MPa)	容许拉应力(MPa)
			均值	标准差	均值	标准差
1	SAM-13	40	1500	138	2000	201	1.7	0.52
2	AC-20	60	1300	126	1800	146	1.0	0.31
3	ATPB-25	80	800		1500	129	—	—
4	密级配 沥青稳定碎石	设计层	1300	117	1500	141	0.9	0.28
5	级配碎石	320	500	27	1500	165	—	—
6	天然砂砾	150	150	23	200	27	—	—
7	土基	—	38	—	—	—	—	—

由于本次设计缺乏实际试验数据，因此计算所用的材料计算参数均根据  中推荐的数据视情况选定。抗压模量均值选定时避免选取推荐值的上限和下限，由于本设计中交通等级为重交通，因此对结构承载力要求会较高一些，对材料的性能要求也会更高，所以抗压模量和劈裂强度均选得偏大。标准差本应在施工过程中根据检测时材料在实际龄期所对应的模量值得到，本设计中在均值大约10%的浮动范围内自行拟定，以此计算施工完后检测各结构层的标准弯沉值。由于粒料层不能抵抗弯拉应力，某些孔隙率大的半刚性结构层及柔性结构层抵抗弯拉应力的能力也很弱，因此假定这些结构层不参与抵抗弯拉应力，不需进行层底拉应力验算。荷载等因素引起的弯拉应力由其它结构层分担，并对这些结构层进行层底拉应力验算。

3.按设计弯沉值计算设计层厚度：

路面设计弯沉值；

密级配沥青稳定碎石基层时，路面计算弯沉值。

由于设计层厚度取压实最小厚度时，弯沉计算满足要求。因此在仅将路表面弯沉值作为设计指标时，可取密级配沥青稳定碎石基层计算厚度为90mm。

4.按沥青混凝土层层底拉应力及半刚性材料层层底拉应力验算设计层厚度：

密级配沥青稳定碎石基层时，第1、2、4层底面拉应力均满足规范要求。

5.根据以上计算结合干燥状态下路面设计结果，取密级配沥青稳定碎石基层设计厚度为90mm。

表8-11 方案二路基中湿时结构层厚度计算结果

层位	结构层         材料	设计厚度(mm)	20℃抗压模量(MPa)		15℃抗压模量(MPa)		层底拉 应力(MPa)	容许拉 应力 (MPa)
			均值	标准差	均值	标准差
1	SAM-13	40	1500	138	2000	201	-0.224	0.52
2	AC-20	60	1300	126	1800	146	0.013	0.31
3	ATPB-25	80	800		1500	129	—	—
4	密级配 沥青稳定碎石	90	1300	117	1500	141	0.055	0.28
5	级配碎石	320	500	27	1500	165	—	—
6	天然砂砾	150	150	23	200	27	—	—
7	土基	—	38	—	—	—	—	—

根据以上，设计结构层厚度满足路表回弹弯沉值、沥青混凝土层层底拉应力及半刚性材料层层底拉应力要求。

6.各结构层表面弯沉（标准弯沉值）：

第1层顶面交工验收标准弯沉值；

第2层顶面交工验收标准弯沉值；

第3层顶面交工验收标准弯沉值；

第4层顶面交工验收标准弯沉值；

第5层顶面交工验收标准弯沉值；

第6层顶面交工验收标准弯沉值。

7. 方案二路基中湿时沥青路面结构层设计结果如下：

8.3.6方案三路基干燥状态路面结构厚度计算

1. 计算指标

本设计公路为高速公路，因此公路等级系数取1.0。

沥青路面上面层采用SAM-13，因此面层类型系数取1.1。

水泥稳定碎石基层上柔性结构层厚度为180mm，因此路面结构类型系数取1.0。

拟定路面结构层层数：5

路面设计弯沉值： 25.2(0.01mm)

设计层压实最小厚度：150mm

附录B气候区有关资料，参照南宁气候统计资料，最低气温为-2℃，最高气温为37℃，可不进行防冻厚度验算。根据表5.1.4-1路基干湿状态的分界稠度建议值，本设计段土基为黏性土，干燥状态时取路基土平均稠度。由于广西梧州位于公路自然区划中的6区，根据表F.0.3取路基土干燥状态下回弹模量为44.0MPa。

2.材料计算参数

表8-12 方案二路基干燥时拟定结构层材料计算参数

层位	结构层 材料	计算 厚度(mm)	20℃抗压模量(MPa)		15℃抗压模量(MPa)		劈裂 强度 (MPa)	容许拉应力(MPa)
			均值	标准差	均值	标准差
1	SAM-13	40	1500	138	2000	201	1.7	0.52
2	AC-20	60	1300	126	1800	146	1.0	0.31
3	AC-25	80	1000		1200	132	0.8	0.24
4	水泥稳定碎石	设计层	1300	117	1500	141	0.5	0.24
5	石灰土稳定碎石	160	900	76	2000	185	0.3	0.15
6	土基	—	44	—	—	—	—	—

由于本次设计缺乏实际试验数据，因此计算所用的材料计算参数均根据  中推荐的数据视情况选定。抗压模量均值选定时避免选取推荐值的上限和下限，由于本设计中交通等级为重交通，因此对结构承载力要求会较高一些，对材料的性能要求也会更高，所以抗压模量和劈裂强度均选得偏大。标准差本应在施工过程中根据检测时材料在实际龄期所对应的模量值得到，本设计中在均值大约10%的浮动范围内自行拟定，以此计算施工完后检测各结构层的标准弯沉值。由于粒料层不能抵抗弯拉应力，某些孔隙率大的半刚性结构层及柔性结构层抵抗弯拉应力的能力也很弱，因此假定这些结构层不参与抵抗弯拉应力，不需进行层底拉应力验算。荷载等因素引起的弯拉应力由其它结构层分担，并对这些结构层进行层底拉应力验算。

3.按设计弯沉值计算设计层厚度：

路面设计弯沉值；

水泥稳定碎石基层时，路面计算弯沉值；

水泥稳定碎石基层时，路面计算弯沉值；

水泥稳定碎石基层时，路面计算弯沉值。

因此在仅将路表面弯沉值作为设计指标时，可取水泥稳定碎石基层计算厚度为263mm。

4.按沥青混凝土层层底拉应力及半刚性材料层层底拉应力验算设计层厚度：

水泥稳定碎石基层时，第1、2、3、4层底面拉应力均满足规范要求；

水泥稳定碎石基层时，第5层底面拉应力；

水泥稳定碎石基层时，第5层底面拉应力；

水泥稳定碎石基层时，第5层底面拉应力。

5.通过对设计层厚取整，取水泥稳定碎石基层设计厚度为320mm。

表8-13 方案三路基干燥时结构层厚度计算结果

层位	结构层 材料	设计 厚度(mm)	20℃抗压模量(MPa)		15℃抗压模量(MPa)		层底拉应力(MPa)	容许拉应力(MPa)
			均值	标准差	均值	标准差
1	SAM-13	40	1500	138	2000	201	-0.200	0.52
2	AC-20	60	1300	126	1800	146	0.0	0.31
3	AC-25	80	1000		1200	132	-0.009	0.24
4	水泥稳定碎石	320	1300	117	1500	141	0.062	0.24
5	石灰土稳定碎石	160	900	76	2000	185	0.149	0.15
6	土基	—	44	—	—	—	—	—

根据以上，设计结构层厚度满足路表回弹弯沉值、沥青混凝土层层底拉应力及半刚性材料层层底拉应力要求。

6.各结构层表面弯沉（标准弯沉值）：

第1层顶面交工验收标准弯沉值；

第2层顶面交工验收标准弯沉值；

第3层顶面交工验收标准弯沉值；

第4层顶面交工验收标准弯沉值；

第5层顶面交工验收标准弯沉值。

7.方案三路基干燥时沥青路面结构层设计结果如下：

8.3.5方案三路基中湿状态路面结构厚度计算

1. 计算指标

本设计公路为高速公路，因此公路等级系数取1.0。

沥青路面上面层采用SAM-13，因此面层类型系数取1.1。

水泥稳定碎石基层上柔性结构层厚度为180mm，因此路面结构类型系数取1.0。

拟定路面结构层层数：6

标准轴载：BZZ-100

路面设计弯沉值： 25.2(0.01mm)

设计层压实最小厚度：150mm

附录B气候区有关资料，参照南宁气候统计资料，最低气温为-2℃，最高气温为37℃，可不进行防冻厚度验算。根据表5.1.4-1路基干湿状态的分界稠度建议值，本设计段土基为黏性土，中湿状态时取路基土平均稠度。由于广西梧州位于公路自然区划中的6区，根据表F.0.3取路基土中湿状态下回弹模量为38.0MPa。

2.材料计算参数

表8-14 方案三路基中湿时拟定结构层材料计算参数

层位	结构层 材料	计算 厚度(mm)	20℃抗压模量(MPa)		15℃抗压模量(MPa)		劈裂 强度 (MPa)	容许拉应力(MPa)
			均值	标准差	均值	标准差
1	SAM-13	40	1500	138	2000	201	1.7	0.52
2	AC-20	60	1300	126	1800	146	1.0	0.31
3	AC-25	80	1000		1200	132	0.8	0.24
4	水泥稳定碎石	设计层	1300	117	1500	141	0.5	0.24
5	石灰土稳定碎石	160	900	76	2000	185	0.3	0.15
6	天然砂砾	150	150	23	200	27	—	—
7	土基	—	38	—	—	—	—	—

由于本次设计缺乏实际试验数据，因此计算所用的材料计算参数均根据  中推荐的数据视情况选定。抗压模量均值选定时避免选取推荐值的上限和下限，由于本设计中交通等级为重交通，因此对结构承载力要求会较高一些，对材料的性能要求也会更高，所以抗压模量和劈裂强度均选得偏大。标准差本应在施工过程中根据检测时材料在实际龄期所对应的模量值得到，本设计中在均值大约10%的浮动范围内自行拟定，以此计算施工完后检测各结构层的标准弯沉值。由于粒料层不能抵抗弯拉应力，某些孔隙率大的半刚性结构层及柔性结构层抵抗弯拉应力的能力也很弱，因此假定这些结构层不参与抵抗弯拉应力，不需进行层底拉应力验算。荷载等因素引起的弯拉应力由其它结构层分担，并对这些结构层进行层底拉应力验算。

3.按设计弯沉值计算设计层厚度：

路面设计弯沉值；

水泥稳定碎石基层时，路面计算弯沉值；

水泥稳定碎石基层时，路面计算弯沉值；

水泥稳定碎石基层时，路面计算弯沉值。

因此在仅将路表面弯沉值作为设计指标时，可取水泥稳定碎石基层计算厚度为258mm。

4.按沥青混凝土层层底拉应力及半刚性材料层层底拉应力验算设计层厚度：

水泥稳定碎石基层时，第1、2、3、4层底面拉应力均满足规范要求；

水泥稳定碎石基层时，第5层底面拉应力；

水泥稳定碎石基层时，第5层底面拉应力；

水泥稳定碎石基层时，第5层底面拉应力。

5.根据以上计算结合干燥状态下路面设计结果，取水泥稳定碎石基层设计厚度为320mm。

表8-15 方案三路基中湿时结构层厚度计算结果

层位	结构层         材料	设计厚度(mm)	20℃抗压模量(MPa)		15℃抗压模量(MPa)		层底拉 应力(MPa)	容许拉 应力 (MPa)
			均值	标准差	均值	标准差
1	SAM-13	40	1500	138	2000	201	-0.198	0.52
2	AC-20	60	1300	126	1800	146	0.0	0.31
3	AC-25	80	1000		1200	132	0.009	0.24
4	水泥稳定碎石	320	1300	117	1500	141	0.058	0.24
5	石灰土稳定碎石	160	900	76	2000	185	0.141	0.15
6	天然砂砾	150	150	23	200	27	—	—
7	土基	—	38	—	—	—	—	—

根据以上，设计结构层厚度满足路表回弹弯沉值、沥青混凝土层层底拉应力及半刚性材料层层底拉应力要求。

6.各结构层表面弯沉（标准弯沉值）：

第1层顶面交工验收标准弯沉值；

第2层顶面交工验收标准弯沉值；

第3层顶面交工验收标准弯沉值；

第4层顶面交工验收标准弯沉值；

第5层顶面交工验收标准弯沉值；

第6层顶面交工验收标准弯沉值。

7. 方案三路基中湿时沥青路面结构层设计结果如下：

8.4沥青路面最终设计方案

8.4.1沥青路面设计方案比选

方案二采用的是柔性基层。开级配沥青碎石做下面层，能保证路面结构的排水，防止路面结构受水损害，但是其不能抵抗弯拉应力，意味着其它能抵抗弯拉应力的结构层将承受更多的荷载弯矩。密级配沥青稳定碎石基层本身刚度相对较低，承载力较弱，在下面层无法抵抗弯拉应力的情况下，受力状态将更加不利。

方案三采用的是半刚性基层。水泥稳定碎石基层和石灰土稳定碎石底基层产生的板体效应很大程度上提高了整个路面结构的刚度。由于水泥稳定碎石基层承受了荷载弯矩的主要部分，沥青面层因荷载引起的裂缝破坏减少，但由于其本身的收缩裂缝难以避免，水泥稳定碎石基层的横向收缩裂缝在使用初期会反射至沥青面层，形成较多的反射裂缝，破坏路面结构。而且在广西雨水较多，水泥稳定碎石基层使渗入到面层的雨水不易排出，容易造成路面的水损害等病害。因此本设计不推荐使用。

优选方案一采用的是组合基层。SAM-13上面层，抗变形能力较强，耐久性较好。广西属于我国南方地区，夏季温度较高，由于SMA中粗集料的良好嵌挤，使得混合料具有更好的高温情况下抵抗车辙的能力。且广西属于多雨地区，SMA中沥青玛蹄脂的粘结作用，使混合料具有更佳的水稳定性。相对沥青混凝土，SMA表面构造深度较大，抗滑性能更好。中面层和下面层采用的是常用的沥青混凝土。基层采用的是150mm级配碎石，底基层采用的是300mm水泥稳定碎石。柔性的级配碎石基层和半刚性的水泥稳定碎石底基层，一方面300mm的水泥稳定碎石底基层作为路面结构的主要承重层，提高了整个路面结构的承载力，减轻沥青面层的荷载应力，另一方面柔性的级配碎石基层能发挥其变形协调的能力，既利于渗水排水，使路面始终保持良好的工作状态，还可避免横向裂缝反射到面层，保护路面结构的稳定。

8.4.2沥青路面优选方案结构层组成

根据《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)附件4.2.7中规定，各沥青层之间都要求洒布黏层沥青。

结构层		厚度(mm)
表面层	沥青玛蹄脂碎石混合料SMA-13	40
黏层	乳化沥青	—
中面层	密级配中粒式沥青混凝土AC-20	60
黏层	乳化沥青	—
下面层	密级配粗粒式沥青混凝土AC-25	80
封层	乳化沥青表处	10
透层	煤油稀释石油沥青AH-10	—
基层	级配碎石	150
底基层	水泥稳定碎石	300
垫层	天然砂砾（路基中湿状态）	150