算例：无机结合料基层沥青路面结构

1.环境参数

某高速公路，设计车速100km/小时，设计使用年限15年。所在地区自然区划属Ⅱ-2区，沥青路面气候分区属2-2区，年均降雨量607毫米，年平均气温11.6℃，月平均气温最低为-3.2℃，月平均气温最高为24.8℃，多年最低气温为-20℃。

2.交通参数

对应于无机结合料层层底拉应力的当量设计轴载累计作用次数为1.51×109次，对应于沥青混合料层永久变形量的当量设计轴载累计作用次数为2.15×107次。

3.初拟路面结构

表1.1初拟水泥稳定碎石基层沥青路面结构

4.材料参数

⑴路基顶面回弹模量

路基为受气候影响的干燥类，土质为低液限黏土。参考《公路路基设计规范》（JTG D30-2015），低液限黏土路基标准状态下回弹模量取70MPa，回弹模量湿度调整系数ks取0.95，干湿与冻融循环作用折减系数kη取0.80，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53MPa，满足规范规定。

⑵级配碎石底基层模量

根据试验测定结果，经湿度调整后，级配碎石底基层模量为300MPa。

⑶水泥稳定碎石基层模量和弯拉强度

根据试验测定结果，水泥稳定碎石材料弹性模量为24000MPa，乘以结构层模量调整系数0.5，水泥稳定碎石基层模量为12000MPa，弯拉强度为1.8MPa。

⑷沥青面层模量

根据试验测定结果，20℃、10Hz时，SBS改性沥青AC13表面层模量为11000MPa，90号道路石油沥青AC20中面层和AC25下面层模量为10000MPa。

⑸泊松比

根据规范表5.6.1，路基泊松比取0.40，级配碎石底基层取0.35，沥青混合料面层和水泥稳定碎石基层取0.25。

5.路面结构验算

根据规范表，需要验算的设计指标为无机结合料基层层底拉应力和沥青混合料层永久变形；项目处于季节性冻土地区，由规范的规定，还需进行低温开裂指数验算。

⑴水泥稳定碎石基层层底应力

根据规范表3.0.1，高速公路目标可靠指标β取1.65。

根据气象资料，工程所在地区冻结指数F为242℃·日，季节性冻土地区调整系数ka取0.95。

根据规范式（B.2.1-2），当水泥稳定碎石基层厚度为380mm，现场综合修正系数kc为-1.271。

根据工程所在地区，查规范表得到基准路面结构温度调整系数k̂_T2=1.16。根据表7-3初拟路面结构和路面结构层材料参数，按规范式（G.1.3-1）计算得到路面结构的温度调整系数kT2为1.19。

由规范表，疲劳开裂模型参数a=13.24，b=12.52。

根据基层厚度和力学参数，采用弹性层状体系理论，计算得到基层的层底拉应力。再由以上参数，根据层底拉应力计算得到无机结合料层的疲劳开裂寿命，所得结果列于表1.2：

表1.2无机结合料基层疲劳开裂寿命

因为对应于无机结合料层层底拉应力的当量设计轴载累计作用次数为1.51×109次，而无机结合料基层厚度为380mm，无机结合料层的疲劳开裂寿命为1.79×109次，过大，将厚度依次减少1mm计算，最终发现当厚度为36.3mm时，无机结合料层的疲劳开裂寿命为1.51×109，刚好满足条件。

(2)沥青混合料层永久变形量

在试验温度为60℃，压强为0.7MPa，加载次数为2520次时，三种沥青混合料车辙试验变形深度R0见表1.3：

表1.3沥青混合料R0取值（mm）

查规范表，基准等效温度Tξ=18.2℃，带入Tξ和沥青混合料层厚度ha=180mm，由规范式（G.2.1）计算得到沥青混合料层永久变形等效温度为21.1℃。

根据规范对沥青层进行分层，采用规范式计算各分层永久变形量，累加得到沥青混合料层总永久变形量。

⑶ 路面低温开裂指数

根据气候条件，所在地区低温设计温度T为-20℃。根据规范，路基填料为低液限粘土，路基类型参数b=2。表面层改性沥青的-10℃条件下弯曲梁流变试验的劲度模量St为300Mpa。沥青混合料层厚度ha=180mm。

将上述参数带入规范式（B.5.1），低温开裂指数CI=1.7，满足规范3.0.6条对低温开裂指数的要求。