广州大学 广东广州 510006
摘要：通过预测的道路交通量，本文通过交通量、路面永久变形、路面弯沉的计算，设计了一种路面结构，并对其进行验算，得出其结构符合相关规范要求。
关键词：交通量；永久变形；路面弯沉
0 前言
当前我国处于城镇化建设飞速发展阶段，各地城镇建设工作繁重，道路工程数量和规模不断增加。沥青路面具有无接缝、表面平整、耐磨性强、施工周期短、养护便捷等优势，在城市道路建设中得到广泛应用。在路面结构选择时，应根据当地城区自然规划特点、道路等级、使用要求以及交通量等因素而定，并综合分析结构层受力情况等指标，由此实现路面结构优化设计目标。
1.项目概况与交通荷载参数
该项目位于广东省，属于高速公路，起点桩号为K0+000，终点桩号为K5+000，设计使用年限为15.0年，根据交通量OD调查分析，断面大型客车和货车交通量为2288辆/日，交通量年增长率为6.0%，方向系数取50.0%，车道系数取40.0%。根据交通历史数据，按相关规范确定该设计公路为TTC2类，根据相关规范得到车辆类型分布系数。
根据路网相邻公路的车辆满载情况及历史数据的调查分析，得到各类车型非满载与满载比例，如表1所示。
表1.非满载车与满载车所占比例（%）
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根据相关规范，该设计路面对应的设计指标为沥青混合料层永久变形与无机结合料层疲劳开裂。根据相关规范，可得到在不同设计指标下，各车型对应的非满载车和满载车当量设计轴载换算系数。
根据公式（1）计算得到对应于沥青混合料层永久变形的当量设计轴载累计作用次数为9，710，872，对应于无机结合料层疲劳开裂的当量设计轴载累计作用次数为690，563，400。本公路设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量为3，887，646，交通等级属于轻交通。
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（1）
2.初拟路面结构方案
初拟路面结构如表2所示。
表2.初拟路面结构
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路基标准状态下回弹模量取87MPa，回弹模量湿度调整系数Ks取0.73，干湿与冻融循环作用折减系数Kη取0.95，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60MPa。
3.路面结构验算
3.1 沥青混合料层永久变形验算
根据相关规范，基准等效温度Tξ为26.5℃，由式（2）计算得到沥青混合料层永久变形等效温度为29.4℃。可靠度系数为1.65。
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（2）
根据相关规范的分层方法，将沥青混合料层分为7个分层，各分层厚度（hi）如表5所示。利用弹性层状体系理论，分别计算设计荷载作用下各分层顶部的竖向压应力（Pi）。根据式（5）和式（6），计算得到d1=-4.15，d2=0.66。把d1和d2的计算结果带入式（4），可得到各分层的永久变形修正系数（kRi），并进而利用式（3）计算各分层永久变形量（Rai）。各计算结果汇总于表5中。
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（3）
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式中：
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----沥青混合料层永久变形量（mm）；
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----第i 分层永久变形量（mm）；
N ----分层数；
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----沥青混合料层永久变形等效温度（℃），根据本规范附录G 确定；
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----设计使用年限内或通车至首次针对车辙维修的期限内，设计车道上当量设计轴载累计作用次数，按本规范附录A 计算；
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----第i 分层厚度（mm）；
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----车辙试验试件的厚度（mm）；
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（4）
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（5）
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（6）
各层永久变形累加得到沥青混合料层总永久变形量Ra=11.4（mm），沥青层容许永久变形为15.0（mm），拟定的路面结构满足要求。
3.2 无机结合料层疲劳开裂验算
根据弹性层状体系理论，计算得到无机结合料层层底拉应力为0.137MPa。根据气象资料，工程所在地区冻结指数F为50.0℃•日，按照相关规范，季节性冻土地区调整系数ka取1.00。根据式（2），现场综合修正系数为-1.433。
根据工程所在地区，查相关规范得到基准路面结构温度调整系数为1.66，根据初拟路面结构和路面结构层材料参数，按式（3）计算得到温度调整系数kT2为1.22。由相关规范，对于无机结合料稳定粒料，疲劳开裂模型参数a=13.24，b=12.52。弯拉强度为1.0MPa。
根据以上参数，按式（1）计算得到无机结合料层底疲劳寿命为1，181，244，018。
4.路基顶面和路表验收弯沉值
根据相关规范，确定路基顶面和路表验收弯沉值时，采用落锤式弯沉仪，荷载盘半径为150mm，荷载为50kN。
路基标准状态下回弹模量取87MPa，回弹模量湿度调整系数Ks取0.73，则平衡湿度状态下的回弹模量为64MPa，采用相关规范计算得到路基顶面验收弯沉值为294.0（0.01mm）。
采用拟定的路面结构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=0.5），为32MPa，根据弹性层状体系理论计算得到路表验收弯沉值la为15.4（0.01mm）。
5.结果汇总
各项验算结果汇总为：沥青层计算值11.4<15.0，满足要求；半刚性层疲劳开裂对应的累积当量轴次计算值1，181，244，018<690，563，400满足要求，故所选路面结构和材料能满足各项验算内容的要求。
参考文献：
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