[发明专利]一种寒区堤顶道路沥青路面结构层的设计方法

摘要

一种寒区堤顶道路沥青路面结构层的设计方法，属于路面结构设计技术领域。本发明可解决目前无针对寒冷地区堤顶道路结构层设计方法的问题。本发明通过优化材料配比和选择适宜路面结构，使堤顶公路的路用性能和耐久性更加优异。本发明的优点是：本发明考虑了堤顶公路的特殊性，规定了适宜的抢险车辆标准轴载，摒弃了公路行业的疲劳控制标准，采用路面结构在轴载作用下不产生极限破坏作为设计标准，该设计方法与堤顶公路的实际使用状况相匹配，可以保证堤顶公路在抢险工作中可靠性，按堤顶公路所处环境的特殊性，参照公路规范增加了低温开裂指数验算和防冻厚度验算，保证寒区堤顶路的抗冻性和耐久性。

主权项

1.一种寒区堤顶道路沥青路面结构层的设计方法，所述结构层分为四层，从上至下分别为沥青混凝土磨耗层、沥青混凝土承重层、级配砂砾缓冲层、半刚性基层；其特征在于：所述方法具体如下：步骤一：测试结构层各层原材料的各项性能；步骤二：统计堤顶道路抢险车辆的轴载谱，从高到低排序，选择轴载谱中最大轴载作为堤顶道路沥青路面结构层设计的标准轴载；步骤三：以步骤二得到的标准轴载作用下的半刚性基层层底拉应力、沥青混凝土承重层层底拉应力两个指标作为设计指标；步骤四：按马歇尔法设计沥青混凝土磨耗层中混凝土的配合比；步骤五：堤顶道路沥青路面结构层中的基层采用半刚性基层，半刚性基层厚度为20～40cm；步骤六：在半刚性基层之上设置10cm厚度的级配碎石为级配砂砾缓冲层；步骤七：以沥青混凝土承重层厚度作为设计层，以沥青混凝土磨耗层、沥青混凝土承重层和级配砂砾缓冲层在标准轴载作用下不产生极限破坏为设计标准，计算沥青混凝土承重层厚度，验算公式如下：ε_a≤[ε_a]ε_b≤[ε_b]式中，ε_a为沥青路面结构层在标准轴载作用下通过层状弹性体系理论计算所得的层底拉应力；[ε_a]为沥青路面结构层所能承受的最大拉应力；ε_b为半刚性基层材料在标准轴载作用下通过层状弹性体系理论计算所得的层底拉应力；[ε_b]为半刚性基层材料所能承受的最大拉应力；步骤八：对堤顶道路进行低温开裂指数验算，所述的低温为‑10℃以下，验算公式如下：CI＝1.95×10^‑3S_tlg_b‑0.075(T+0.07h_a)lgS_t+0.15式中，CI为沥青结合料材料层的低温开裂指数；S_t为路面低温设计温度加10℃条件下，沥青混凝土磨耗层沥青弯曲梁流变实验加载180s时的蠕变劲度，MPa；b为路基类型参数；T为路面低温设计温度；h_a为沥青结合料材料层厚度，mm；所述沥青结合料材料层指的是沥青混凝土磨耗层和沥青混凝土承重层；步骤九：对堤顶道路进行防冻厚度验算，验算方法如下：Z_max＝ab₁cZ_d式中，Z_max为道路≥3年的最大冻深；Z_d为地基土≥3年的冻深，mm；a为大地冻深范围内路基，路面层材料热物性系数；b₁为路基湿度系数；c为路基断面形式；得到道路结构层的各层厚度，完成设计。