沥青路面结构设计计算.pdf

路面设计7.1 基本资料1.设计规范：《公路沥青路面设计规范》 （ JTG D50-2006）《公路水泥混凝土路面设计规范》 （ JTG D40-2002）《公路路基设计规范》 （ JTG D30-2004）2.年平均增长率和交通组成序号 车型名称 交通量 序号 车型名称 交通量1 黄河 JN150 190 7 斯柯达 706R 942 日野 KF300D 170 8 长征 XD980 733 依士兹 TD50 60 9 东风 CS938 814 标准轴载 BZZ100 633 10 尼桑 CK10G 695 交通 SH-141 62 11 东风 SP9135 866 解放 CA10B 436 12 日野 KB222 97车道系数：二级公路双向两车道在 0.6~0.7，取 0.6 年平均增长率： 6% 3. 自然条件及气象资料查询相关资料知，该公路地处 5II 区，年降雨量为 1000（ mm/年） ，最高气温15.7℃，最低气温 -4℃以上，日照 21000多小时，属东部湿润季冻区4.地质资料与筑路材料沿线土质为中液限粘性土， 路基一般处于中湿状态 公路沿线有丰富的沙砾，石料，筑路材料丰富。

路面所需水泥和沥青均需外购5.路面设计方案本设计采用柔性路面和刚性路面即沥青混凝土路面和水泥混凝土路面两种方案进行设计，通过方案比选最终确定一种路面设计方案7.2 沥青路面设计采用沥青路面结构， 确定设计年限 12 年， 需进行沥青路面结构施工图设计 1）交通资料据设计任务书得知其交通组成与交通量如表所示， 预测其交通量年增长率为6%不同车型的交通参数见表表 7-1 设计交通组成、交通量与不同车型的交通参数序号 车型名称前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数 后轴数后轴轮组数后轴距(m) 交通量1 黄河 JN150 49 101.6 1 双轮组 190 2 日野 KF300D 40.75 79 2 双轮组 3 62 6 解放 CA10B 19.4 60.85 1 双轮组 436 7 斯柯达 706R 50 90 1 双轮组 94 8 长征 XD980 37.1 72.65 2 双轮组 3 81 10 尼桑 CK10G 39.25 104.3 1 双轮组 69 11 东风 SP9135 20.2 72.3 2 双轮组 >3 86 12 日野 KB222 50.2 76 1 双轮组 97 （ 2）计算标准轴载累计计算交通量 Ne，确定交通等级a.用于弯沉验算和沥青层弯拉应力验算的 Ne（ A）35.4121Kiii PPnCCN （ 7-1）式中： 1C ——轮组系数，双轮组时为 1.0，单轮组时为 6.4，四轮组时为 0.38；2C ——轴数系数； 当轴间距大于 3 米时 ,按单独的一个轴载计算 ,则 C2=1m, 当轴间距小于 3m 时 ,按双轴或多轴计算 C2=1+1.2 × (m-1)， m 为轴数；表 7-2 用于弯沉验算和沥青层弯拉应力验算的 Ne（ A）交通量计算参数车型Pi C1 C2 ni C1C2ni（ Pi/100) 4.35黄河 前轴 49 6.4 1 190 54.61 JN150 后轴 101.6 1 1 190 203.58 日野KF300D 前轴 40.75 6.4 1 170 21.91 后轴 79 1 2.2 170 134.14 依士兹TD50 前轴 42.2 6.4 1 60 9.00 后轴 80 1 1 60 22.73 标准轴载BZZ100 前轴 0 6.4 1 633 0.00 后轴100 1 1 633 633.00 交通SH-141 前轴 23 6.4 2.2 62 1.46 后轴 63.5 1 1 62 8.60 解放 前轴 19.4 6.4 1 436 2.23 CA10B 后轴 60.85 1 1 436 50.24 斯柯达706R 前轴 50 6.4 1 94 29.50 后轴 90 1 1 94 59.44 长征XD980前轴 37.1 6.4 1 73 6.26 后轴 72.65 1 2.2 73 40.01 东风CS938 前轴 24 6.4 1 81 1.04 后轴 70 1 2.2 81 37.76 尼桑CK10G 前轴 39.25 6.4 1 69 7.55 后轴 76 1 1 69 20.91 东风SP9135 前轴 20.2 6.4 1 86 0.52 后轴 72.3 1 2.2 86 46.15 日野KB222前轴 50.2 6.4 1 97 30.98 后轴 104.3 1 1 97 116.50 合计N= C 1C2ni（ Pi/100) 4.351538.12 计算得： 122.1538)100(ccN35.421iipn取车道系数 η =0.6，按下式计算即累计当量轴次： NrrNe t 365]1)1[(Ne 6.0122.153806.0365]1)06.01[( 12Ne 61067.55665645 次Ne 在 76 103~103 中，属中等交通。

b.用于半刚性基层弯拉应力验算的 'eN标准轴载 P 的当量作用次数 N '0.821121 )/ PPnCCN （ （ 7-2）式中： 1C ——轮组系数 ,单轮组为 18.5,双轮组为 1,四轮组为 0.09 ；2C ——轴数系数， 2C =1+2（ m-1） 表 7-3 用于半刚性基层的交通量计算参数车型Pi C1 C2 ni C1C2ni（ Pi/100)8 黄河 前轴 49 18.5 1 190 11.68 JN150 后轴 101.6 1 1 190 215.73 日野 KF300D 前轴 40.75 18.5 1 170 2.39 后轴 79 1 3 170 77.37 依士兹 TD50 前轴 42.2 18.5 1 60 1.12 后轴 80 1 1 60 10.07 标准轴载 BZZ100 前轴 0 18.5 1 633 0.00 后轴 100 1 1 633 633.00 交通 SH-141 前轴 23 18.5 3 62 0.03 后轴 63.5 1 1 62 1.64 解放 CA10B 前轴 19.4 18.5 1 436 0.02 后轴 60.85 1 1 436 8.20 斯柯达 706R 前轴 50 18.5 1 94 6.79 后轴 90 1 1 94 40.46 长征 XD980 前轴 37.1 18.5 1 73 0.48 后轴 72.65 1 3 73 17.00 东风 CS938 前轴 24 18.5 1 81 0.02 后轴 70 1 3 81 14.01 尼桑 CK10G 前轴 39.25 18.5 1 69 0.72 后轴 76 1 1 69 7.68 东风 SP9135 前轴 20.2 18.5 1 86 0.00 后轴 72.3 1 3 86 19.26 日野 KB222 前轴 50.2 18.5 1 97 7.24 后轴 104.3 1 1 97 135.85 合计 0.821121 )/ PPnCCN （1210.74 计算得： 0.821121 )/ PPnCCN （=1210.74验算半刚性基层拉应力中的累计当量轴次：取车道系数 η =0.6，按下式计算'eN'365]1)1[( Nrr t= 6.074.121006.0365]1)06.01[( 12=4473099 6105.4 次'eN 在76 103~103 中，属中等交通。

式中 Ne—— 设计年限内一个车道的累计当量轴次；t —— 设计年限；—— 设计年限内的交通量平均增长率；—— 车道系数；计算的 Ne 61067.55665645 (轴次 ); 'eN =4473099 6105.4 (轴次 ) 属于中等轻交通沥青路面结构组合与材料的选取：表 7-4 沥青路面设计参数层位 材料名称 h （ mm） 20℃抗压回弹模量（ MPa）15℃抗压回弹模量（ MPa）劈裂强度（ MPa）面层细粒式沥青混凝土 60 1400 2000 1.5 中粒式沥青混凝土 100 1200 1600 1.1 粗粒式沥青混凝土 120 900 1200 0.9 基层 石灰土稳定碎石 200 1100 2000 0.4 底基 层石灰土 180 500 1400 0.25 新建路基 — 36 —土基回弹模量： 36 MPa 1、设计弯沉值： bsc AAANeLd 2.0600111.1)1067.5(600 2.064.29 （ 0.01mm）式中： Ld——路面弯沉设计值， 0.01mm；Ne——设计年限内一个车道上标准轴载的累计当量轴次；Ac——道路等级系数，高速和一级公路为 1.0，二级公路为 1.1，三、四级公路为 1.2；As——面层类型系数，沥青混凝土面层为 1.0；Ab——基层类型系数，对半刚性基层 Ab=1.0，柔性基层 Ab=1.6。

2、计算确定容许弯拉应力根据公式： σ R=σ S/KS式中： σ R—— 路面结构层的容许拉应力；σ S—— 沥青混凝土和半刚性基层的劈裂强度 （ MPa） 对沥青混凝土指 15℃时的劈裂强度，二灰稳定类材料为龄期为 180 天的劈裂强度；KS—— 抗拉强度结构系数1,、细粒式沥青混凝土面层计算：KS 0.09Ne0.22/Ac1.1)1067.5(09.0 22.0650.21.176.2Rsspk 50.25.1 60.0 MPa 2、中粒式沥青混凝土面层计算：KS 0.09Ne0.22/Ac1.1)1067.5(09.0 22.0650.2Rsspk 50.21.1 0.44 MPa 3、粗粒式沥青混凝土面层计算：KS 0.09Ne0.22/Ac1.1)1067.5(09.0 22.0650.2Rsspk 36.05.29.0 MPa 式中： aA —— 沥青混合料级配的系数（细、中粒式沥青混凝土为1.0 粗粒式沥青混凝土为 1.1）4、石灰土稳定碎石计算：KS=0.35Ne0.11/A c 1.1)1067.5(35.0 11.0676.1Rsspk 76.14.0 23.0 MPa 5、石灰土计算：KS=0.45Ne0.11/Ac 1.1)1067.5(45.0 11.0626.2Rsspk 11.026.225.0 MPa 表 7-5 结构层容许弯拉应力 σ R材料名称 极限弯拉强度（ Mpa） 结构强度系数 K 容许弯拉应力 σ R（ Mpa）细粒式沥青混凝土 1.5 2.50 0.6 中粒式沥青混凝土 1.1 2.50 0.44 粗粒式沥青混凝土 0.9 2.50 0.36 石灰稳定碎石 0.4 1.76 0.23 石灰土 0.25 2.26 0.11 2、路面厚度计算计算路表弯沉 sl （采用三层体系计算，通过查诺谟图方法）令实际弯沉 ds ll ，则弯沉综合修正系数sl FEpc02100036.0038.0 )()2000(63.1 pElF s式中： sl ——路面弯沉值， （ 0.01mm） ；P ——标准车型的轮胎接地压强（ MPa） ； P=0.7MPa ——当量圆半径（ cm） ； =10.65cmF ——弯沉综合修正系数；c ——理论弯沉系数。

0E ——土基回弹模量值由于上式中弯沉综合修正系数与路面弯沉值本身有关，必须试算计算 36.0038.0 )()2000(63.1 pElF s36.038.0 )7.036()65.1020004.29(63.10.55 c 100021FpEl s100055.07.065.10214004.2902.5将多层体系照弯沉等效的原则换算为三层，上面层为一层，地基为一层，中部为一层第二层层底拉应力计算：4.22554.22444.223322 EEhEEhEEhhH4.254.24.21200500120011002012009001。