条文说明
要求。
根据式(B.3.4)和表D-18所列车辙试验变形深度R0计算沥青混合料的动稳定度要求,取整后列于表D-21。
表D-21 沥青混合料动稳定度技术要求(次/mm) 材料类型 道路石油沥青AC13 道路石油沥青AC25 动稳定度 ≥1000 ≥1000
3)路基顶面竖向压应变
根据附录G,沥青混合料层厚度为140mm时,温度调整系数kT3为1.02。 根据以上参数,按式(B.4.1),计算当量设计轴载累计次数Ne3为1.27×107时,路基顶面容许竖向压应变值εz为315.7με。采用弹性层状体系理论,计算沥青混合料层厚度为140mm时,路基顶面竖向压应变为217.8με,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
根据附录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222.6(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32.9(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D-22:
表D-22 沥青路面结构组合与结构层模量 结构层 材料类型 AC13(90号道路石油沥青) AC25(90号道路石油沥青) 级配碎石 级配碎石 路基 厚度(mm) 40 100 300 200 结构层模量(MPa) 9000 10000 500 300 70 面层 基层 底基层
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条文说明
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。 沥青混合料的抗剪强度宜符合第5.5.8条的规定。
沥青混合料的水稳定性要求应符合表5.5.10的有关规定。
设计沥清路面结构的路基顶面验收弯沉值为222.6(0.01mm),路表验收弯沉值为32.9(0.01mm)。
(其他要求从略)。
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算例3: 改建设计
1 工程概况
华东地区某一级公路,2000年通车,已接近既有路面的设计使用年限,近年来路面病害日益严重,为提高服务水平,拟进行改建。本项目全长20公里,双向六车道,设计车速100km/小时,改建后路面的设计使用年限为15年。
项目所在地属亚热带季风气候,自然区划属Ⅳ-2区,沥青路面气候分区属1-3区,年均降雨量1047毫米,年平均气温15.9℃,月平均气温最低为2.6℃,月平均气温最高为28.1℃。
2 既有路面调查
2008年针对车辙和路表抗滑性能衰减进行了一次加铺,加铺采用SBS改性沥青AC13,厚度为4cm,目前路面结构见表D-23。
表D-23 既有路面结构 结构层 2008年加铺层 既有路面面层 既有路面基层 材料类型 AC13(70号道路石油沥青) AC16(70号道路石油沥青) AC20(70号道路石油沥青) 石灰粉煤灰稳定碎石 厚度(mm) 40 40 60 300
调查表明既有路面主要病害是车辙、横向裂缝和网裂。K0+000~K5+000(以下称东段)和K5+000~K20+000(以下称西段)路况存在明显差异。东段路面病害严重,路面损坏状况评价等级为中,且路表弯沉值较大,落锤式弯沉仪检测弯沉代表值为40(0.01mm),结构强度评价等级为差;西段路况较好,路面损坏状况评价等级为良,落锤式弯沉仪检测弯沉代表值为26(0.01mm),结构强度评价等级为良。
现场每公里钻取两个芯样,分析石灰粉煤灰稳定碎石基层芯样完整性与路表病害密集程度和弯沉的关系,表明弯沉和路表病害密度达到表D-24所列条件之一时,基层芯样松散或强度严重不足。
表D-24 对应芯样松散或强度严重不足时的路况指标
指标 破损密集程度(处/100米)* 路表弯沉值(0.01mm) 标准 多于或等于5处 ≥ 35 注:此处路面破损包括横向裂缝、坑槽、网裂、修补,不含车辙病害。
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公路沿线路基状况和水文条件良好,主线桥梁和其他构造物结构状况良好。 3 交通参数
根据现场交通调查和历史交通数据分析,断面货车和大型客车交通量为2000辆/日,交通量年增长率为5.0%,方向系数为0.56,车道系数为0.5,设计车道初始年日均货车和大型客车交通量为560辆/日,根据式(A.4.2)计算得到设计年限内货车和大型客车交通量累计为441万辆,根据表3.0.4,设计交通荷载等级为中等。
根据现场调查,车辆类型分布系数及各车型车辆的累计交通量见表D-25。
表D-25 车辆类型分布系数和各车型车辆交通量
车辆类型 车型分布系数(%) 交通量(万) 2类 19.5 86.0 3类 26.0 114.7 4类 5.6 24.7 5类 1.2 5.3 6类 6.7 29.6 7类 7.5 33.1 8类 12.3 54.3 9类 9.4 41.5 10类 11.8 52.0 11类 0.0 0.0 根据路网相邻公路的车辆满载情况分析,得到各类车型非满载与满载比例,结合表D-25计算得到各类车型非满载车和满载车数量,列于表D-26。
表D-26非满载车与满载车所占比例以及相应的交通量 车辆类型 交通量(万) 非满载车比例 满载车比例 非满载车 交通量(万) 满载车 交通量(万) 2类 86.0 0.89 0.11 76.5 9.5 3类 114.7 0.58 0.42 66.5 48.2 4类 24.7 0.86 0.14 21.2 3.5 5类 5.3 0.46 0.54 2.4 2.9 6类 29.6 0.75 0.25 22.2 7.4 7类 33.1 0.60 0.40 19.8 13.2 8类 54.3 0.61 0.39 33.1 21.2 9类 41.5 0.47 0.53 19.5 22.0 10类 52.0 0.75 0.25 39.0 13.0 11类 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 针对这三个设计指标,根据附表A.3.1-3,可得到各车型对应的非满载车和满载车当量设计轴载换算系数。结合表D-26,计算得到各车型非满载车和满载车所对应当量设计轴载作用次数,列于表D-27。
表D-27 非满载车与满载车当量设计轴载作用次数 当量设计轴载换算系数 沥青混合料层永久变车型 形量和层底拉应变 非满载车 2类 0.8 满载车 2.8 无机结合料稳定层层底拉应力 非满载车 0.5 满载车 35.5 当量设计轴载累计作用次数(万) 沥青混合料层永久变形量和层底拉应变 非满载车 61.2 满载车 26.5 无机结合料稳定层层底拉应力 非满载车 38.3 满载车 335.9
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3类 4类 5类 6类 7类 8类 9类 10类 11类 0.4 0.7 0.6 1.3 1.4 1.4 1.5 2.4 1.5 4.1 4.2 6.3 7.9 6 6.7 5.1 7.0 12.1 合计 1.3 0.3 0.6 10.2 7.8 16.4 0.7 37.8 2.5 314.2 137.6 72.9 1505.7 553.0 713.5 204.3 426.8 985.4 26.6 14.9 1.5 28.8 27.8 46.3 29.2 93.7 0.0 197.5 14.5 18.0 58.4 79.4 141.8 112.1 91.1 0.0 86.5 6.4 1.5 226.1 154.8 542.7 13.6 1475.5 0.0 15133.3 475.8 208.4 11123.9 7317.3 15096.2 4489.3 5553.3 0.0 1.07×103 6.23×104
根据表D-27计算结果,对应沥青混合料层永久变形量和层底拉应变的当量设计轴载累计作用次数为1.07×107次和对应无机结合料稳定层层底拉应力的设计轴载累计作用次数为6.23×108次。
4 初拟改建方案 1)既有路面分段
根据既有路面调查情况,东段和西段路况差异较大,分别拟定改建方案。 2)既有路面处理
西段路况较好,没有路段达到表D-24所列损坏或路表弯沉标准,拟对既有路面局部病害处治后,直接加铺面层。
东段约80%的路段达到表D-24所列损坏或路表弯沉标准,基层结构性损坏严重,同时沥青面层病害严重。拟将既有路面沥青面层铣刨后,加铺基层和面层。
3)初拟改建方案
根据西段和东段路况,西段既有路面局部病害处置后加铺40~60mm道路石油沥青AC13;东段铣刨至既有路面基层顶后,加铺180~220mm水泥稳定碎石基层和100mm沥青面层,两段加铺结构分别列于表D-28和表D-29。
表D-28 西段加铺结构
结构层 加铺层 病害处治后的 既有路面面层 既有路面基层 材料类型 AC13 (70号道路石油沥青) AC13 (70号道路石油沥青) AC16(70号道路石油沥青) AC20(70号道路石油沥青) 石灰粉煤灰稳定碎石 厚度(mm) 40/50/60 40 40 60 300
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