城市道路半刚性基层沥青混凝土新建路面结构层的计算

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层间接触条件按完全连续体系考虑（JTJ014-97），查图9.4.3-5（CJJ 37-90），发现拉应力系数已不能从图中查到，表明沥青混凝土层底将受压应力（或拉应力很微小），应视为拉应力验算通过。
2）同理，验算中粒式沥青混凝土中面层及粗粒式沥青混凝土下面层层底弯拉应力均通过。
7. 验算6%水泥稳定砂砾基层层底弯拉应力
抗拉强度结构系数 Krm＝0.4·N0.1/αr
＝0.4×（5.32×106）0.1/1.0
＝1.882
容许弯拉应力〔бr〕＝frm/Krm 
〔бr〕＝0.5/1.882＝0.266（MPa）
多层体系换算 
h= h1·4√(E1/E4) ＋h2·4√(E2/E4) ＋h3·4√(E3/E4) ＋h4 
=3×4√(2000/1300)＋ 5×4√(1800/1300)＋6×4√(1400/1300)＋20
=34.877

h1=3cm 2000 MPa
h2=5cm 1800 MPa h=34.8773cm E1=1300MPa
h3=6cm 1400 MPa 
h4=20cm 1300 MPa 
h5 =15cm 160 MPa H=15cm E2=160MPa
En=32.0MPa
h/r=34.8773/10.65＝3.275
E2/E1＝160/1300＝0.123
En/E2＝32/160＝0.2
H/r=15/10.65＝1.408
查图9.4.3-5（CJJ 37-90）,得拉应力系数 βr＝0.39
η1＝0.97
η2＝1.10
设计弯拉应力бr＝Pt·βr·η1·η2 ＝0.7×0.39×0.97×1.10
＝0.291（MPa）>〔бr〕＝0.266（MPa），不满足抗拉强度要求。


改变结构层厚度如下：

h1=3cm 2000 MPa
h2=5cm 1800 MPa h=34.8773cm E1=1300MPa
h3=6cm 1400 MPa 
h4=20cm 1300 MPa 
h5 =35cm 160 MPa H=35cm E2=160MPa
En=32.0Mpa
h/r=34.8773/10.65＝3.275
E2/E1＝160/1300＝0.123
En/E2＝32/160＝0.2
H/r=35/10.65＝3.286
查图9.4.3-5（CJJ 37-90）,得拉应力系数 βr＝0.39
η1＝0.97
η2＝0.95
设计弯拉应力бr＝Pt·βr·η1·η2 ＝0.7×0.39×0.97×0.95
＝0.252（MPa）<〔бr〕＝0.266（MPa）
满足抗拉强度要求。
8．验算夏季高温月份沥青混凝土面层剪应力
考虑验算面层剪切时属夏季高温月份，路基模量比春融期提高40％，
En=1.4x32.0=44.8Mpa;
(1) 

停车站、交叉口缓慢制动时，f＝0.2



多层体系换算

h1=3cm 750 MPa h=3cm E1=750MPa
h2=5cm 600 MPa 
h3=6cm 500 MPa H=？cm E2=600MP
h4=20cm 1300 MPa
h5 =35cm 160 MPa 
En=44.8Mpa
H= h2＋h3·2.4√(E3/E2)＋h4·2.4√(E4/E2)＋h5·2.4√(E5/E2)
=5＋6×2.4√(500/600) ＋20×2.4√(1300/600)＋15×2.4√(160/600)
=58.34
由 E2/E1＝600/750＝0.8
h/r=3/10.65＝0.282
En/E2＝44.8/600＝0.075
H/r=58.34/10.65＝5.478
查图9.4.3-8（CJJ 37-90），得 λ′（0.3）＝1.1280
ρ1=1.022
ρ2=0.980
查图9.4.3-7（CJJ 37-90），得 λτ′（0.3）＝0.4220
γ1=0.919
γ2=1.098
λ（0.3）＝λ′（0.3）·ρ1·ρ2＝1.1280×1.022×0.980=1.1298;
λ（0.2）＝λ（0.3）+0.46(0.2-0.3)=1.1298+0.46(0.2-0.3)=1.084
δcp(0.2)=Pt·λ（0.2）＝0.7×1.084=0.759(MPa)
λτ（0.3）＝λτ′（0.3）·γ1·γ2＝0.4220×0.919×1.098＝0.4258
λτ（0.2）＝λτ（0.3）+1.3(0.2-0.3)＝0.4258+1.3(0.2-0.3)＝0.2958
τmax(0.2) ＝Pt·λτ（0.2）＝0.7×0.2958＝0.207(MPa)
δa(0.2) ＝δcp(0.2)- τmax(0.2)(1+sin34º)＝0.759-0.207(1+sin34º)＝0.436(MPa)
抗剪强度 fv＝C+δa·tanφ＝0.3+0.436tan34º＝0.594(MPa)
抗剪强度结构系数
停车站或交叉口在设计年限内同一位置停车的标准轴累计数按车道总累计数的15％计，即
Nc＝0.15N＝0.15×5.32×106＝0.798×106；
Kv（0.2）＝0.33·Nc0.15/αr＝2.534；
则缓慢制动时，路面表层容许剪应力
〔τ〕＝fv /Kv＝0.594/2.534＝0.234（MPa）；
路表实际剪应力
τa(0.2)＝Pt·λτ（0.2）·cosφ＝0.7×0.2958×cos34º
＝0.172（MPa）<〔τ〕，满足抗剪强度要求。
（2）紧急制动时，f＝0.5
λ（0.5）＝λ（0.3）+0.46(0.5-0.3)=1.1298+0.46(0.5-0.3)=1.2218
δcp(0.5)=Pt·λ（0.5）＝0.7×1.2218=0.855(MPa)
λτ（0.5）＝λτ（0.3）+1.3(0.5-0.3)
＝0.4258+1.3(0.5-0.3)
＝0.6858
τmax(0.5) ＝Pt·λτ（0.5）＝0.7×0.6858＝0.480(MPa)
δa(0.5) ＝δcp(0.5)- τmax(0.5)(1+sin34º)＝0.855-0.480(1+sin34º)＝0.107(MPa)
抗剪强度 fv＝2C+δa·tanφ＝2×0.3+0.107tan34º＝0.672(MPa)
抗剪强度结构系数
Kv（0.5）＝1.2/αr＝1.2；
则紧急制动时，路面表层容许剪应力
〔τ〕＝fv /Kv＝0.672/1.2＝0.56（MPa）；

路表实际剪应力
τa(0.5)＝Pt·λτ（0.5）·cosφ＝0.7×0.6858×cos34º
＝0.398（MPa）<〔τ〕，满足抗剪强度要求。
9.防冻厚度验算
由《岩土工程报告》，该区最大冻土深度为156cm。查表9.3.4（CJJ 37-90）知该区最小防冻厚度为60~70cm，现路面总厚度为3+5+6+1+20+35＝70cm，满足抗冻要求。
综合以上，拟定的路面结构层：
细粒式沥青混凝土（AC-13）3cm
中粒式沥青混凝土（AC-20）5cm
粗粒式沥青混凝土（AC-25）6cm
沥青砂 （AC-5）1cm
6%水泥稳定砂砾 20cm
天然砂砾 35cm
Σ70cm
结构合理，可以采用。
【结语】本文结构层的计算采用了查图表法，各相关参数依经验及参考同类工程取值而定。因此，工程技术性上偏保守，经济性较差，更为合理的结构层拟定提倡采用电算程序确定，各相关参数应通过试验取得。
主要参考书目
1. 中华人民共和国行业标准《城市道路设计规范》CJJ 37-90.
(工程建设标准规范分类汇编.城市道路与桥梁设计规范)
北京：中国建筑工业出版社 1997年
2. 中华人民共和国行业标准《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97
北京：人民交通出版社 1997年
3. 中华人民共和国国家标准《沥青路面施工及验收规范》JTJ014-97
北京：中国计划出版社 1996年
4. 中华人民共和国交通部部标准《公路自然区划标准》JTJ003-86
北京：人民交通出版社 1987年
5. 陆鼎中，程家驹编著.路基路面工程（第二版）上海：同济大学出版社，1999年.
6. 武和平编著.高等级公路路面结构设计方法 北京：人民交通出版社，2000年.
7. 严家 编著.道路建筑材料（第三版） 北京：人民交通出版社，1996年.
8. 方福森主编.路面工程（第二版） 北京：人民交通出版社，1996年.
9. 中国市政工程西北设计研究院《内蒙古自治区呼和浩特市绕城路工程岩土工程报告》 2001年

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10. 中国市政工程西北设计研究院《内蒙古自治区呼和浩特市绕城路工程可行性研究报告》 2000年. 

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