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1、摘要：分析了路面厚度确定的主要影响因素，应用现行设计规范提出的路面厚度计 算理论和方法，通过实例计算并根据计算结果的分析，提出路面厚度计算中拟定设计 层的合理方法。认为路面厚度随土基回弹模量的增大而减薄，应加强路基压实，改善 路基力学性能，对减薄路面厚度有明显效果。当采用半刚性基层、粒料类材料为底基 层时，应拟定面层、底基层厚度，以半刚性基层为设计层才能得到合理的路面结构厚 度。关键词：公路 沥青路面 设计层位 合理厚度 5在公路沥青路面厚度的计算中，设计层的拟定至关重要，因为拟定不同的结构层为 设计层，所得到的路面厚度计算结果的大小差异很大。如果因拟定某一结构层为设计 层，而使得路面计算厚度
2、偏大，将增加路面工程造价。因此寻求路面厚度计算中正确 拟定设计层方法，具有重要的工程经济意义。1、路面厚度计算理论和方法现行设计规范中路面厚度是根据多层弹性理论，层间接触条件为完全连续体系时， 在双圆垂直均布荷载作用下，轮隙中心处实测路表弯沉值L等于设计弯沉值L的原则 sd 进行计算，即L =L，其力学计算图式如图所示：sd2626H1H2E1E2Hn-1En-1路表弯沉值计算图式路面设计弯沉值 Ld 按式（1）计算确定：Ld=600Ne-0.2AcAsAb（1）式中Ld为路面设计弯沉值（001mm） ； Ne为设计年限内一个车道上累计当量轴次;Ac 为公路等级系数，高速公路、一级公路为 1.
3、0，二级公路为 1.1，三、四级公路为 1.2； As 为面层类型系数，沥青混凝土面层为 1.0； Ab 为基层类型系数，半刚性基层 为 1.0。实测路表弯沉值 Ls 按式（ 2）计算确定：（ 2 ）式中Ls为实测路表弯沉值（001mm）； p为标准车型的轮胎接地压力（MPa）； 6 为当量圆半径（cm）； F为弯沉综合修正系数；a c为理论弯沉系数；E0为土基回弹 模量值（MPa）； E1，E2, En-1为各层材料回弹模量值（MPa）； hl, h2, hn-1 为各结构层厚度（ cm）。设计时,应先拟定某一结构层为设计层,在已知设计弯沉值、各结构层的回弹模量 值与劈裂强度、土基回弹模量以
4、及已知结构层的厚度条件下,利用专用设计程序,即 可求得拟定的设计层厚度。对于高速公路、一级公路和二级公路的沥青混凝土面层和 半刚性基层、底基层,还应进行层底拉应力验算,使各结构层最大拉应力小于或等于 该层材料的容许拉应力。其力学计算公式略。当然其力学分析计算过程也可利用有关 程序计算。2、路面厚度计算中的设计层位合理确定根据对设计弯沉值计算公式（ 1）中分析可知,当路段累计当量轴次一定的情况下, 设计弯沉值为定值。同时,在已知各结构层的回弹模量值以及已知结构层的厚度条件 下,拟定的设计层厚度主要随土基回弹模量值的大小变化。因此,我们可以通过对具 有代表性的路面结构层组合,按照相同的公路等级,相
5、同的设计弯沉值,不同的土基 回弹模量,拟定不同的设计层位进行路面厚度的对比计算,然后根据计算的结果,分 析不同设计层对路面厚度大小的影响。选择两种有代表性的典型路面结构：半刚性基层和底基层结构，典型的结构层组合为：沥青层+水泥碎石+石灰土；半刚性基层，粒料类材料为底基层结构，典型的结构层组合为：沥青层+水泥碎石+级配碎石。沥青层厚度根据规范的推荐值采用10cm，土基回弹模量E0取30、40、50、60 Mpa 分别计算，各结构层材料回弹模量采用规范推荐值的中值进行计算，中粒式密级配沥 青混凝土 El=1200 Mpa,粗粒式密级配沥青混凝土 E2=1000 Mpa,水泥碎石E3=1500 Mp
6、a， 石灰土 E4=550 Mpa，级配碎石E5=225 Mpa，累计当量轴次取300万次。计算结果列 入表1 （附后）。式中hd为计算的设计层厚度，H为路面总厚度。对计算结果分析表明以下几点：1）当累计当量轴次Ne,各结构层材料回弹模量Ei 一定时，设计层厚度随土基回 弹模量E0的增大而减薄，E0每增大10 Mpa，设计层厚度可减薄38cm。由此可见， 选择良好的路基填料,加强路基压实,提高路基抗变形能力,对减薄路面厚度有明显 效果。2）当半刚性基层下设置级配碎石、天然砂砾等粒料类材料作底基层时,应拟定面 层、底基层厚度,而以半刚性基层为设计层才能得到合理的路面结构厚度。因为,回 弹模量值较
7、低的粒料类底基层抗变形能力较差,只能按弯沉等效原则通过增加厚度来 满足设计弯沉值的要求。若以粒料类底基层作为设计层,将使计算的设计层厚度过大, 导致路面结构厚度不合理。3）当采用半刚性基层和底基层结构时,选择基层或底基层作为设计层,都能得到 合理的路面结构厚度。不同设计层位对比计算结果表明,设计层厚度相差 37cm ,路 面厚度以及经济性均在合理范围之内。表 1 路面厚度设计层位对比计算结果路面结构厚度等级N （万次）eL (0.01mm) d中粒式密级 配沥青砼+ 粗粒式密级 配沥青砼+ 水泥碎石+ 石灰土4+6+h3+h4二级公路30033.43中粒式密级 配沥青砼+ 粗粒式密级 配沥青砼
8、+ 水泥碎石+ 级配碎石4+6+h3+h4二级公路30033.43路面结构设计层位E (MPa)0h (cm)dH (cm)当h =20cm33048.278.2中粒式密级求h =？ cm44040.370.350603.627.063.957.0当h =20cm43030.960.9求h =? cm34026.656.65023.553.56021.151.1当h =20cm33027.757.7求h =? cm44021.551.55016.848.86012.842.8当h =20cm43025.555.5求h =? cm34021.151.55017.847.86015.245.2配沥青砼+粗粒式密级配沥青砼+水泥碎石+级配碎石中粒式密级配沥青砼+粗粒式密级配沥青砼+水泥碎石+石灰土3、结论1）路面厚度随土基回弹模量的增大而减薄，因此加强路基压实，改善路基力学性 能，对减薄路面厚度有明显效果。2）当半刚性基层、粒料类材料作底基层时，应拟定面层、底基层厚度，以半刚性 基层为设计层才能得到合理的路面结构厚度。3）当采用半刚性基层和底基层路面结构时，可任选一层作为设计层，都能得到合 理的路面结构厚度。
公路沥青路面设计层位的选择
