2.3 各层材料的抗压模量和劈裂强度
土基回弹模量的确定可根据查表法查得。各结构层材料的抗压模量及劈裂强度已 参照规范给出的推荐值确定。见下表
层次 ① ② ③ ④ ⑤
材料名 细粒式沥青混凝土 中粒式沥青混凝土 粗粒式沥青混凝土 水泥稳定碎石
二灰土
厚度 (cm) 5 8 10 待定 40
抗压回弹模量
15°C模量2000 1800 1200 3600 2400
强度劈裂 （Mpa） 1.4 1.0 0.8 0.5 0.25
20°C模量 1400 1200 1000 1500 750
2.4 设计指标的确定
﹙1﹚设计弯沉值ld
公路为一级，则公路等级系数Ac取1.0；面层是沥青混凝土，则面层类型的系数As取1.0；路面结构为半刚性基层沥青路面，则路面结构类型系数Ab取1.0。
ld?600Ne?0.2AcAsAb
式中： ld— 设计弯沉值
Ne— Ac— As— Ab设计年限内的累计当量年标准轴载作用次数 公路等级系数，一级公路为1.0 面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0
— 基层类型系数，半刚性基层为1.0
所以 ld=0.1748mm
﹙2﹚各层材料按容许层底拉应力?R，按下列公式计算：
?R??sks
式中 ： ?R— 路面结构材料的极限抗拉强度（Mpa）；
?s— 路面结构材料的容许拉应力，即该材料能承受设计年限Ne次加载
的疲劳
弯拉应力（Mpa）； ks— 抗拉强度结构系数。
对沥青混凝土面层的抗拉强度结构系数： Ks=4.39
对无机结合料稳定集料类的抗拉强度结构系数： Ks=2.44 对无机结合料稳定细土类的抗拉强度结构系数： Ks=3.14
表2-5 结构层容许弯拉应力
材料名称 细粒沥青混凝土 中粒沥青混凝土 粗粒沥青混凝土 水泥稳定碎石 二灰土
?s（Mpa）
1.4 1.0 0.8 0.5 0.25
ks
4.39 4.39 4.39 2.44 3.14
?R（Mpa）
0.32 0.23 0.18 0.20 0.08
2.5 路面结构层厚度的计算 1）路基中湿
﹙1﹚理论弯沉系数的确定?c
?C?LdE11000?2P?F
式中： δ— 当量圆半径；
F— 弯沉综合修正系数，F?1.63??Ld?2000????
0.38?E0p?0.36 。
因此： F=1.63×[17.48/(2000*10.65)] 0.38(35/0.70)0.36=0.44 ?C?LdE1100?0P2?F=17.48×1400/(2000×10.65×0.7×0.44)=3.21
﹙2﹚确定设计层厚度
采用三层体系表面弯沉系数，由诺莫图算设计层厚度。 h/δ=5/10.65=0.469 E2/E1=1200/1400=0.857； 由三层体系弯沉系数诺莫图查得：?=5.98。 h/δ=5/10.65=0.469 E0/E2=35/1200=0.029； 由三层体系弯沉系数诺莫图查得K1=1.21。
又因为K2= ?c/(?K1）=3.21/（5.98×1.21）=0.444，E0/E2=0.029，由查表得：H/δ=5.10，H= 10.65×5.10=67.21
n?1由H?h2??hk2.4k?3EkE2可知：
1/2.411/2.4
H=8+10×（1000/1200）+h4(1500/1200) 1/2.4+40×（750/1200）=45.76+1.1h4，因为H=69.21cm，可知h4=21.32cm，故取h4=22cm。 如图所示：
______________________ ______________________
h1=5cm E1=2000MPa h=5cm E1=2000Mpa h2=8cm E2=1800MPa h3=10cm E3=1200MPa H=？cm E2=1800MPa
h4=20cm E4=3600MPa h5=20cm E5=2400MPa E0 =35 MPa E0=35MPa 2.6 沥青混凝土面层和半刚性基层、底基层层底拉应力验算
1) 交工验收弯沉值和层底拉应力计算 公 路 等 级 : 高速公路 新建路面的层数 : 5
标 准 轴 载 : BZZ-100
2) 层位结构层材料名称厚度 20℃平均抗压 标准差 15℃平均抗压 标准差综合 影响系数
（mm） 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 50 1400 0 2000 0 1 2 中粒式沥青混凝土 80 1200 0 1800 0 1
3 4 5 6
粗粒式沥青混凝土 水泥稳定碎石 石灰粉煤灰土 新建路基
100 1000 0 1200 0 1 220 1500 0 1500 0 1 400 750 0 750 0 1 35
3) 计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值 : 第 1 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 1.2 (0.01mm) 第 2 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 1.3 (0.01mm) 第 3 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 1.5 (0.01mm) 第 4 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 1.8 (0.01mm) 第 5 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 3.9 (0.01mm)
路基顶面交工验收弯沉值 LS= 9.7(0.01mm)<17.48（0.01mm） 4) 计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :(未考虑综合影响系数) 第 1 层底面最大拉应力 σ( 1 )=-.153 (MPa)<0.32 MPa 第 2 层底面最大拉应力 σ( 2 )= .018 (MPa)<0.23 MPa 第 3 层底面最大拉应力 σ( 3 )=-.016 (MPa)<0.18 MPa 第 4 层底面最大拉应力 σ( 4 )= .058 (MPa)<0.20 MPa 第 5 层底面最大拉应力 σ( 5 )= .056 (MPa)<0.08 MPa 综上得该设计满足要求。
2)路基干燥
新建路面结构厚度计算
公 路 等 级 : 高速公路
新建路面的层数 : 5
标 准 轴 载 : BZZ-100
路面设计弯沉值 : 17.48 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4
设计层最小厚度 : 150 (mm)
层位 结构层材料名称 厚度 20℃平均抗压 标准差 15℃平均抗压 标准差 容许应力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 50 1400 0 2000 0 .32 2 中粒式沥青混凝土 80 1200 0 1800 0 .23 3 粗粒式沥青混凝土 100 1000 0 1200 0 .18 4 水泥稳定碎石 ? 1500 0 1500 0 .2 5 石灰粉煤灰土 400 750 0 750 0 .08 6 新建路基 50 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 17.48 (0.01mm)
H( 4 )= 150 mm LS= 1.2 (0.01mm) 由于设计层厚度 H( 4 )=Hmin时 LS<=LD, 故弯沉计算已满足要求 . H( 4 )= 150 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 :
H( 4 )= 150 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 150 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 150 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 150 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 150 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求) 路面设计层厚度 :
H( 4 )= 150 mm(仅考虑弯沉)
H( 4 )= 150 mm(同时考虑弯沉和拉应力) 验算路面防冻厚度 :
路面最小防冻厚度 500 mm
验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 .
沥青混凝土面层和半刚性基层、底基层层底拉应力验算 交工验收弯沉值和层底拉应力计算 公 路 等 级 : 高速公路 新建路面的层数 : 5
标 准 轴 载 : BZZ-100
层位 结构层材料名称 厚度 20℃平均抗压 标准差 15℃平均抗压 标准差 综合影响系数 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa)
细粒式沥青混凝土 50 1400 0 2000 0 0 中粒式沥青混凝土 80 1200 0 1800 0 0
粗粒式沥青混凝土 100 1000 0 1200 0 0
水泥稳定碎石 150 1500 0 1500 0 0 石灰粉煤灰土 400 750 0 750 0 0
新建路基 50 计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值 : 第 1 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 1.2 (0.01mm) 第 2 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 1.4 (0.01mm) 第 3 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 1.6 (0.01mm) 第 4 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 1.9 (0.01mm) 第 5 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 3.3 (0.01mm) 路基顶面交工验收弯沉值 LS= 9.4(0.01mm)
计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :(未考虑综合影响系数) 第 1 层底面最大拉应力 σ( 1 )=-.157 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 σ( 2 )= .021 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 σ( 3 )=-.009 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 σ( 4 )= .064 (MPa) 第 5 层底面最大拉应力 σ( 5 )= .06 (MPa)