摘要：分析了路面厚度確定的主要影響因素，應用現行設計規範提出的路面厚度計算理論和方法，通過例項計算並根據計算結果的分析，提出路面厚度計算中擬定設計層的合理方法。認為路面厚度隨土基回彈模量的增大而減薄，應加強路基壓實，改善路基力學效能，對減薄路面厚度有明顯效果。
當採用半剛性基層、粒料類材料為底基層時，應擬定面層、底基層厚度，以半剛性基層為設計層才能得到合理的路面結構厚度。
關鍵詞：公路瀝青路面設計層位合理厚度5
在公路瀝青路面厚度的計算中，設計層的擬定至關重要，因為擬定不同的結構層為設計層，所得到的路面厚度計算結果的大小差異很大。如果因擬定某一結構層為設計層，而使得路面計算厚度偏大，將增加路面工程造價。因此尋求路面厚度計算中正確擬定設計層方法，具有重要的工程經濟意義。
1、路面厚度計算理論和方法
現行設計規範中路面厚度是根據多層彈性理論，層間接觸條件為完全連續體系時，在雙圓垂直均布荷載作用下，輪隙中心處實測路表彎沉值ls等於設計彎沉值ld的原則進行計算，即ls=ld，其力學計算圖式如圖所示：
2δδ2δ
ph1e1
h2e2……hn-1en-1e0
ra路表彎沉值計算圖式
路面設計彎沉值ld按式（1）計算確定：ld=600ne-0.2·ac·as·ab（1）
式中ld為路面設計彎沉值（0.01mm）；ne為設計年限內乙個車道上累計當量軸次；ac為公路等級係數，高速公路、一級公路為1.0，二級公路為1.
1，三、四級公路為1.2；as為面層型別係數，瀝青混凝土面層為1.0；ab為基層型別係數，半剛性基層為1.
0。實測路表彎沉值ls按式（2）計算確定：（2）
式中ls為實測路表彎沉值（0.01mm）；p為標準車型的輪胎接地壓力（mpa）；δ為當量圓半徑（cm）；f為彎沉綜合修正係數；αc為理論彎沉係數；e0為土基回彈模量值（mpa）；e1，e2，…，en-1為各層材料回彈模量值（mpa）；h1，h2，…，hn-1為各結構層厚度（cm）。
設計時，應先擬定某一結構層為設計層，在已知設計彎沉值、各結構層的回彈模量值與劈裂強度、土基回彈模量以及已知結構層的厚度條件下，利用專用設計程式，即可求得擬定的設計層厚度。對於高速公路、一級公路和二級公路的瀝青混凝土面層和半剛性基層、底基層，還應進行層底拉應力驗算，使各結構層最大拉應力小於或等於該層材料的容許拉應力。其力學計算公式略。
當然其力學分析計算過程也可利用有關程式計算。
2、路面厚度計算中的設計層位合理確定
根據對設計彎沉值計算公式（1）中分析可知，當路段累計當量軸次一定的情況下，設計彎沉值為定值。同時，在已知各結構層的回彈模量值以及已知結構層的厚度條件下，擬定的設計層厚度主要隨土基回彈模量值的大小變化。因此，我們可以通過對具有代表性的路面結構層組合，按照相同的公路等級，相同的設計彎沉值，不同的土基回彈模量，擬定不同的設計層位進行路面厚度的對比計算，然後根據計算的結果，分析不同設計層對路面厚度大小的影響。
選擇兩種有代表性的典型路面結構：①半剛性基層和底基層結構，典型的結構層組合為：
瀝青層+水泥碎石+石灰土；
②半剛性基層，粒料類材料為底基層結構，典型的結構層組合為：瀝青層+水泥碎石+級配碎石。
瀝青層厚度根據規範的推薦值採用10cm，土基回彈模量e0取30、40、50、60mpa分別計算，各結構層材料回彈模量採用規範推薦值的中值進行計算，中粒式密級配瀝青混凝土e1=1200mpa，粗粒式密級配瀝青混凝土e2=1000mpa，水泥碎石e3=1500mpa，石灰土e4=550 mpa，級配碎石e5=225 mpa，累計當量軸次取300萬次。計算結果列入表1（附後）。式中hd為計算的設計層厚度，h為路面總厚度。
對計算結果分析表明以下幾點：
1）當累計當量軸次ne，各結構層材料回彈模量ei一定時，設計層厚度隨土基回彈模量e0的增大而減薄，e0每增大10 mpa，設計層厚度可減薄3~8cm。由此可見，選擇良好的路基填料，加強路基壓實，提高路基抗變形能力，對減薄路面厚度有明顯效果。
2）當半剛性基層下設定級配碎石、天然砂礫等粒料類材料作底基層時，應擬定面層、底基層厚度，而以半剛性基層為設計層才能得到合理的路面結構厚度。因為，回彈模量值較低的粒料類底基層抗變形能力較差，只能按彎沉等效原則通過增加厚度來滿足設計彎沉值的要求。若以粒料類底基層作為設計層，將使計算的設計層厚度過大，導致路面結構厚度不合理。
3）當採用半剛性基層和底基層結構時，選擇基層或底基層作為設計層，都能得到合理的路面結構厚度。不同設計層位對比計算結果表明，設計層厚度相差3~7cm，路面厚度以及經濟性均在合理範圍之內。
表1路面厚度設計層位對比計算結果
路面結構
厚度等級
ne（萬次）
ld（0.01mm）
路面結構設計層位e0（mpa）hd（cm）
當h3=20cm
3040
48.240.3
78.270.3h（cm）
30033.43
30033.43
4+6+h3+h4二級公路
4+6+h3+h4二級公路
中粒式密級求h4=？cm
配瀝青砼+粗粒式密級配瀝青砼+水泥碎石+
級配碎石求h3=？cm
當h4=20cm
506030405060
3.627.030.926.623.521.127.721.516.812.825.521.117.815.2
63.957.060.956.653.551.157.751.548.842.855.551.547.845.2
當h3=20cm3040506030405060
中粒式密級求h4=？cm配瀝青砼+粗粒式密級配瀝青砼+
水泥碎石+當h4=20cm石灰土
求h3=？cm
3、結論
1）路面厚度隨土基回彈模量的增大而減薄，因此加強路基壓實，改善路基力學效能，對減薄路面厚度有明顯效果。
2）當半剛性基層、粒料類材料作底基層時，應擬定面層、底基層厚度，以半剛性基層為設計層才能得到合理的路面結構厚度。
3）當採用半剛性基層和底基層路面結構時，可任選一層作為設計層，都能得到合理的路面結構厚度。
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