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 s等于设计弯沉值L d的原则进行计算，即L s =L d，其力学计算图式如图所示：

2δδ 2δ

p H1E1

H2 E2

……

H n-1 E n-1

E0

r

A

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-0.2·Ac·As·Ab（1）

式中Ld为路面设计弯沉值（0.01mm）；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1.0，二级公路为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（0.01mm）；p为标准车型的轮胎接地压力（MPa）；δ为当量圆半径（cm）；F为弯沉综合修正系数；αc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）；h1，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：

①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；

②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E1=1200 Mpa，粗粒式密级配沥青混凝土E2=1000 Mpa，水泥碎石E3=1500 Mpa，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3~8cm。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3~7cm ，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

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。

更多相关信息 还可关注中铁城际公众号矩阵 扫一扫下方二维码即可关注