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7 路面设计
沥青路面结构设计包括原材料选择、设计参数的测试、路面结构组合与厚度计算等内容。路面设计应根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件密切结合实际情况，进行路面的总体设计。在满足交通量和使用要求的情况下应遵循因地制宜、方便使用的原则。结合当地条件，尽量作到经济合理、安全可靠。
7.1 路面等级与路面类型选择
沥青路面等级、面层类型的选用应根据公路等级与使用要求、设计年限内标准轴载的累计当量轴载等因素，按下面的表与下面的计算来确定。 7.1.1 轴载分析
路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载。
表7.1各种车型的轴载情况表
车 型 前轴重（KN） （KN） 解放CA10B 东风EQ140 黄河JN150 日野KB222 19.40 23.70 49.00 50.20 60.85 69.20 101.60 104.30 1 1 1 1 双 双 双 双 - - - - 后轴重后轴数 轮组数 后轴距(cm) 日) 720 900 800 660 交通量(次/1．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：
N??c1c2ni(i?1kpi4.35) （7.1） p计算结果如下表7.2
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表7.2 换算结果表（弯沉） Pi （KN） ni 车型 c1 c2 (次/日) Pc1c2ni(i)4.35 P(次/日) 解放CA10B 后轴 60.85 1 1 720 83 东风EQ140 后轴 69.20 1 1 900 181.4 前轴 黄河JN150 后轴 前轴 日野KB222 后轴 49.00 101.60 50.20 104.30 k1 1 1 1 6.4 1 6.4 1 800 800 660 660 229.9 857.2 210.8 792.6 2355 N??c1c2ni(i?1pi4.35) p注：轴载小于25KN的轴载作用不计。
2）累计当量轴次
根据设计规范，高速公路沥青路面设计年限取15年，四车道的车道系数是0.4～0.5，取0.40，γ=7.8%
t?(1??)?1????365N? （7.2） 累计当量轴次：Ne=
r??1?0.078?=
1）轴载换算
15?10.078??365?2355?0.40=9191662次
2．验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次
验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为：
N?'?c1'c2'ni(i?1kpi8) （7.3） p计算结果如下表7.3
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表7.3 轴载换算结果表（半刚性基层层底拉应力）
Pi （KN） ni 车型 c1 c2 (次/日) Pc1c2ni(i)8 P(次/日) 解放CA10B 后轴 60.85 1 1 720 13.5 东风EQ140 后轴 69.20 1 1 900 47.3 黄河JN150 后轴 101.60 1 1 800 908.3 前轴 日野KB222 后轴 '50.20 104.30 k''12i1 1 18.5 1 660 660 49.2 924.3 1943 pN??ccn(i)8 pi?1注：轴载小于50KN的轴载作用不计。
2）累计当量轴次
参数取值同上，设计年限是15年，车道系数是0.40，γ=7.8% 累计当量轴次：
?(1?r)t?1? Ne=???365N1? （7.4）
r??'??1?0.078?=
7.1.2 结构组合与材料选取
15?10.078??365?1943?0.40
=7583609（次）
路面结构面层根据公路自然区划的特点，公路等级与使用要求，交通量及其交通组成，并考虑结构层的功能与受力特点以及经济发展和投资环境等因素，面层采用沥青混
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凝土（18cm），基层采用水泥稳定碎石（26cm），底基层采用石灰土（厚度待定）。
规范规定，高速公路的面层由2-3层组成，由规范，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（4cm），中面层采用中粒式密级配沥青混凝土（6cm），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（8cm）[9]。
7.3 各层材料的抗压模量与劈裂强度
查表“沥青混合料设计参数参考值”与表“粒料基层-底基层材料设计参数”得各层材料的抗压模量和劈裂强度，抗压模量取20℃时的模量，细粒式密级配沥青混凝土为1400Mpa，中粒式密级配沥青混凝土为1200Mpa，粗粒式密级配沥青混凝土为1000Mpa，水泥稳定碎石为1500Mpa，石灰土550Mpa。各层材料的劈裂强度：细粒式密级配沥青混凝土为1.4Mpa，中粒式密级配沥青混凝土为1.0Mpa，粗粒式密级配沥青混凝土为0.8Mpa，水泥稳定碎石为0.5Mpa石灰土为0.225Mpa。
7.4 土基回弹模量的确定
查《公路自然区划标准》，查得该路段处于II1区，土质为棕粘质土，地下水位1.5m，填土高度5.8m,,查表查得路基临界高度参考值H1=2.9m，H2=2.2m,而H=1.5 +5.8=7.3＞2.9，属干燥类型。查“路基干湿状态的分界稠度建议值”表，得路基的平均稠度为ωc≥1.1之间，取ωc=1.1，最后查“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值”表[10]，得E0=33.0Mpa。
7.5 设计指标的确定
对于高速公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层底拉应力验算。 7.5.1 设计弯沉值
路面设计弯沉值根据公式：Ld =600Ne?0.2AcAsAb计算。该公路为高速公路，公路等级系数 Ac为1.0；面层是沥青混凝土，面层类型系数As取1.0；半刚性基层底基层总厚度大于20cm，基层类型系数Ab取1.0。设计弯沉值为：
Ld?600Ne?0.2Ac?As?Ab （7.5）
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?0.2 =600×9191662×1.0×1.0×1.0
=24.29(0.01mm)
7.5.2 各层材料的容许层底拉应力
?R??spKs （7.6）
式中：?R——路面结构层材料的容许拉应力，Mpa；
?sp
——沥青混凝土或半刚性材料的劈裂强度，对沥青混凝土系指15℃时的劈裂
强度；
0.22Ks——抗拉强度结构系数，K=Aa为沥青混合料级配的，其中0.09ANAsaec系数，细、中粒式沥青混凝土为1.0，粗粒式沥青混凝土1.1；Ac为公路等级系数。
细粒式密级配沥青混凝土：
Ks?0.09Ne0.220.22/1.0=3.06 /Ac=0.09×9191662?r??sp/ks=1.4/3.06=0.458 Mpa
中粒式密级配沥青混凝土：
Ks?0.09Ne0.220.22/1.0=3.06 /Ac=0.09×9191662?r??sp/ks=1.0/3.06=0.327 Mpa
粗粒式密级配沥青混凝土：
Ks?0.09Ne0.220.22/1.0=3.06 /Ac=0.09×9191662?r??sp/ks=0.8/3.06=0.261 Mpa
水泥稳定碎石：
Ks?0.35Ne'0.110.11/1.0=2.00 /Ac=0.35?7583609?r??sp/ks=0.5/2.00=0.250 Mpa
石灰土：