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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14.3℃，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140mm。
表7-11初拟级配碎石基层沥青路面结构
结构层材料类型厚度（mm）
面层AC13(90号道路石油沥青)40
AC25(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200
4路基和结构层材料参数
⑴路基顶面回弹模量
参考《公路路基设计规范》（JTG D30-2015），粘土质砂路基标准状态下的回弹模量取75MPa，湿度调整系数ks取1.1，干湿与冻融循环作用折减系数kη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。
⑵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300MPa。
⑶沥青混合料层模量
根据规范表5.5.11，20℃、10Hz时，90号道路石油沥青AC13表面层模量取9000MPa，AC25下面层模量取10000MPa。
⑷泊松比
根据规范表5.6.1，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0.35。
5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。
⑴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100mm、120mm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(με)
100 119.6
120 103.9
140 91.3
根据规范表3.0.1，二级公路目标可靠指标β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ka取1.0。
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140mm时，温度调整系数kT1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%。
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2.5.3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次数为7.5×106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）
100 6.01×106
120 9.63×106
140 1.44×107
⑵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R0，见表7-14。
表7-14沥青混合料R0取值（mm）
材料类型车辙试验总变形深度R0
改性沥青AC13 4.5
道路石油沥青AC25 4.5
查规范表G.1.2，基准等效温度Tξ=20.9℃，带入Tξ和沥青混合料层厚度ha=120mm，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22.8℃。
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AC13表面层，分为10mm+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p1~p7，结果列入表7-15。
表7-15不同分层顶部压应力计算结果（MPa）
p1 p2 p3 p4 p5 p6 P7
0.70 0.69 0.66 0.59 0.47 0.33 0.21
根据规范式（B.3.2-3）和式（B.3.2-4），ha=120mm时d1=-6.63，d2=0.73。根据以上分层方法和规范式（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15mm、17.5mm、32.5mm、50mm、70mm、90和110mm，根据d1和d2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kR1~kR6表示。
表7-16各分层修正系数kRi计算结果
kR1 kR2 kR3 kR4 kR5 kR6 kR7
2.90 3.84 7.08 7.67 6.62 5.10 3.68
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7.5×106次。
根据以上参数，，采用规范式（B.3.2-1）计算七个分层的永久变形量，分别以Ra1~Ra7表示，第1层至第7层的永久变形量分别为Ra1=0.6mm，Ra2=1.2mm，Ra3=2.0mm，Ra4=2.4mm，Ra5=1.3mm，Ra6=0.5mm，Ra7=0.2mm。各层永久变形累加得到沥青混合料层总永久变形量，R_a=∑_(i=1)^7▒R_ai=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R0计算沥青混合料的动稳定度，取整后列于表7-17，满足规范5.5.7条规定
表7-17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AC13 1010
道路石油沥青AC25 1010
⑶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kT3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1.27×107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εz为323.5με。采用弹性层状体系理论，计算沥青混合料层厚度为120mm时，路基顶面竖向压应变为244.1με，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ks取1.1，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lg为200.0（0.01mm）。
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kl(kl=1.0)，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la为35.8（0.01mm）。
7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)40 9000
AC25(90号道路石油沥青)100 10000
基层级配碎石300 500
底基层级配碎石200 300
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1000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）。
（其他要求从略）。
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