沥青路面结构验算.docx

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沥青路面结构验算

新建路面结构设计指标与要求

—＞设计要素

3.2.1设计基准期应符合表3.2.1规定。

表3.2.1路面设计基准期

道路等级路面类型

沥靑路面水泥混凝十•路面砌块路面

快速路15年30年一

主干路15年30年一

次干路15年20年

支路10年20年

10年（20年）

注：

砌块路而采用混凝土预制块时，设计基准期为10年.采用石材为20年。

3.2.2标准轴载应符合下列规定：

1路面设计应以双轮组单轴载100kN为标准轴载，以BZZ-100表示。

标准轴载的计算参数应符合表3.2.2的规定。

表3.2.2标准轴载计算参数

标准轴载BZZ-100

标准轴载代kN）100

轮胎接地压强优MPa）0.70

单轮传斥面肖最圆直径d：

cm）2130

两轮中心距（cm）15〃

2设计交通最的计算应将不同轴载的各种午辆换算成BZZ-100标准轴载的当最轴

次。

大型公交车比例较高的道路或公交专用道的设计，可根据实际情况，经论证选用

适当的轴载和计算参数。

323沥青路面轴载换算和设计交通量应符合下列规定：

1沥青路而以设计弯沉值、沥青层剪应力和沥青层层底拉应变为设计指标时，齐

种轴载换算成标准轴载P的当最轴次M应按下式计算：

435

PNCCnP

□口□（3.23-1）

式中：

Na_以设计弯沉值、沥青层剪应力和沥青层层底拉应变为设计指标时的当量

轴次（次/d）；

n,——被换算车型的各级轴载作用次数（次/d）:

P——标准轴载（kN）：

P.——被换算车型的各级轴载（kN）：

C\——被换算车型的轴数系数；

6—被换算-车型的轮组系数，双轮组为1.0,单轮组为6.4,四轮组为0.38；

K——被换算车型的轴载级别。

当轴间距大于3m时，应按一个单独的轴载计算；当轴间距小于3m时，双轴或多轴

的轴数系数应按下式计算：

C1=1+1.2（/7>1）（3.23-2）

式中：

m——轴数。

2沥青路而当以半刚性基层层底拉应力为设计指标时，各种轴载换算成标准轴载

P的当量轴次M应按下式计算：

S

si12

（）

K

/

//

PNCCnP

□

□□口口（3.23-3）

城鎖迫路路面设计规范展本规定

・10・

式中：

Ns一以半刚性基层的拉应力为设计指标时的当量轴次（次/〃）:

C\

■——被换算车型的轴数系数；

2CD——被换算车型的轮组系数，双轮组为1.0,单轮组为18.5,四轮组为

0.09o

以拉应力为设计指标时，双轴或多轴的轴数系数应按式下式计算：

C1

■=l+2（/n-l）（3.23-4）

3应根据预测交通星，考虑各种车型的交通组成（或比例），将不同车型的轴载换算成标准轴载的当量轴次，求得营运第一年单向口平均当量轴次。

4设计皐准期内交通最的年半均增长率应在项目可行性研究报告等资料基础上，经研究分析确定。

5沥青路而设计车道分布系数宜依据道路交通组成、交通管理情况，通过实地调查确定，也可按表3.2.3选定。

当上下行交通最或重车比例有明显差异时，可区别

对待，可按上下行交通特点分别进行厚度设计。

表3.2.3设计车道分布系数

车道特征车道分布系数

单向单车道100

单向两车道065〜095

单向三车道050-0.80

单向四车道043070

6沥青路面设计基准期内一个午道上的累计当量轴次应按下式计算：

1

[

（1）八]365

•NN

□

□

□

□D□

□□□（3.23-5）

式中：

eN—设计基准期内一个车道上的累计当量轴次（次/车道）：

t—设计基准期（年）；

1/V——路而营运第一年单向门平均当量轴次（次/d）；

□——设计基准期内交通星的年平均年增长率（％）；

□——设计车道分布系数。

一、沥青路面结构设计指标

沥青路而结构设计应满足结构整体刚度、沥青层或半刚性基层抗疲劳开裂和沥青层抗变形的要求。

应根据道路等级选择路表弯沉值、沥青层层底拉应变、半刚性材料基层层底拉应力和沥青层剪应力作为沥青路面结构设计指标，并应符合下列规定：

1快速路、主干路和次干路采用路表弯沉值、沥青层层底拉应变、半刚性材料基层层底拉应力、沥青层剪应力为设计指标。

2支路可仅采用路表弯沉值为设计指标。

3可靠度系数可根据当地相关研究成果选择；

当无资料时可按下表取用

可靠度系数

变界水平暫级

1标町靠度（%）

95

90

85

低

1.05-1.10

1.03-1.06

1.0-1.03

屮

—

1.06-110

103-106

髙

—

—

1・如1・10

二、沥青路面结构设计的各项设计指标应符合下列规定：

1轮隙中心处路表计算的弯沉值应小丁•或等于道路表面的设计弯沉值，应满

足下式要求：

%広Zi

式中：

ya一历青路面可靠度系数；

k——仑隙中心处路表计算的弯沉侑（0.01mm）:

A—«表的设计弯沉值（0.01mm）:

2柔性基层沥青层层底计算的最大拉应变应小于或等于材料的容许拉应变，应满

足下式要求：

式中：

了一沥青层层底计算的最大拉应变：

[Cd——沥青层材料的容许拉应变。

3半刚性材料基层层底计算的最大拉应力应小于或等于材料的容许抗拉强度，应满足下式要求：

沧60CR]

式中：

61刚性材料基层层底计算的最大拉应力（MPa）：

[西]——路面结构层半刚性材料的容许抗拉强度（MPa）o

4沥青面层计算的最大剪应力应小于或等于材料的容许抗剪强度，应满足下式要求：

旳7R]

式中：

7m历青而层计算的最大剪应力（MPa）：

[7R]——沥青面层的容许抗剪强度（MP"0

三、沥青路面表面设计弯沉值应根据道路等级、设计基准期内累计当量轴次、面层和基层类型按下式计算确定：

Zi=600/Ve03AAA

式中:

A一道路等级系数，快速路、主干路为1.0,次干路为1.1,支路为1.2；

4——面层类型系数，沥青混合料为1.0,热拌和温拌或冷拌沥青碎石、沥青表面处治为1.1；

A—基层类型系数，无机结合料类（半刚性）基层1.0,沥青类基层和粒料基层1.6。

四、沥青路而材料的容许拉应变[£介]应按下列公式计算确定：

[€*]=0.15Em'1/3lO^/4Nee-//4

M=4.84（—-0.69）

Vb+乂

式中：

皿—沥青泯合料空隙率与有效沥青含屋的函数；

民——沥青混合料20°C动态回弹模量（MPa）：

U,——有效沥青含量（％）；

14——空隙率（％）o

五、半刚性材料基层材料的容许抗拉强度应按下式计算：

际咗□口

式中：

6—对于水泥稳定类材料系指90d龄期的劈裂强度；对二灰稳定类和石灰稳定类材料系指180d龄期的劈裂强度：

对于水泥粉煤灰稳定材料系指龄期120d龄期的劈裂强度（MPG：

K.—抗拉强度结构系数，应依据结构层的混合料类型按下列要求进行计算：

1）无机结合料稳定集料类的抗拉强度结构系数应按下式计算：

KM35Nt.0-11Ac□□

2）无机结合料稳定细粒土类的抗拉强度结构系数应按下式计算：

Xsr=0.45Ac□□

六、沥青混合料结构层容许抗剪强度应按下式计算：

□□际】卡

式中：

S——沥青混合料结构层60。

。

抗剪强度（MPa）：

K——抗剪强度结构系数，对一般行驶路段K^l.ZACt对交义口和公交车

停乍站缓慢制动路段KO39Nfls/Ac；

—公交车停车站或交义口设计基准期内同一位置停车的累计当量轴

次。

七、路而质量验收时，应对沥青路而弯沉进行检测和验收，并应符合下列规定：

1应在不利季节采用BZZ-100标准轴载实测轮隙中心处路表弯沉值，实测弯沉代表值应按下式计算：

lo=（l；+ZR）哄

式中：

1。

——路段内实测路表弯沉代表值（0.01mm）:

10——路段内实测路表弯沉半均值（0.01mm）:

S――路段内实测路表弯沉标准差（0.01mm）；

Za一与保证率有关的系数，快速路、主干路厶=1.645,其它道路沥青路

而厶=1.5；

Xi——季节影响系数，可根据当地经验确定：

/<3——温度修正系数，可根据当地经验确定。

2应按最后确定的路面结构厚度与材料模帚，计算道路表面弯沉检测标准值厶实测弯沉代表值应满足下式要求：

i0

式中：

la——路表面弯沉检测标准值（0.01mm）,按最后确定的路面结构厚度与材料模量计算的路表面弯沉值。

3检测代表弯沉值应用标准轴载BZZ・100的汽车实测路表弯沉值，若为非标准轴载应进行换算。

对半刚性基层结构宜采用5.4m的弯沉仪：

对柔性结构可采用3.6m的弯沉仪测定。

检测时，当沥青厚度小于或等于50mm时，可不进行温度修正：

其他情况下均应进行温度修正。

若在非不利季节测定，应考虑季节修正。

4测定弯沉时应以1km〜3km为一评定路段。

检测频率视道路等级每车道每10111^50111测一点，快速路、主干路每公里检测不少于80个点，次干路及次干路以下等级道路每公里检测不少于40个点。

沥青混凝土路面的结构设计

一、标准轴载换算

根据公式（12-30）

标准轴载计算参数（BZZ-100）

标准轴载P（KN）

100

单轮压面当量直径d（cm）

21.30

轮胎接地压强P（MPa）

0.7

两轮中心距（cm）

1.5d

叫一一各级轴载作用次数：

P—一标准轴载:

R—一被换算车型的各级轴载；

勺一一轴数系数，q=l+l・2（m-l）m为轴数；6一一轮组系数，双轮组取

为1;

沥青路而设计午道分布系数宜依据道路交通组成、交通管理情况，通过实地调查确定，也可按表设计车道分布系数选定。

当上下行交通最或重车比例有明显差异时，可区别对待，可按上下行交通特点分别进行厚度设计。

设计车道分布系数

车道特征

车道分布系数

单向单车道

100

单向两车道

0.65-095

单向三车道

0.53080

单向四车道

0.40-070

沥青路面设计基准期内一个午道上的累计当最轴次应按下式计算：

|~（1+刃'_1卜365

Ne=LJN]#

7

式中：

Ne——设计基准期内一个车道上的累计当最轴次（次/车道）：

设计基准期（年）；

N1——路面营运第一年单向H半均当量轴次（次/d）:

设计基准期内交通量的年平均年增长率（％）:

□〃——设计车道分布系数。

将各种不同重量的汽车荷载换算成标准轴载。

车型

轴重（KN）

次数/日

q

5

£

标准轴次/Fl

江淮AL6600

50

300

1

1

14.71095184

黄海DD680

60

200

1

1

21.67643885

北京BJ130

"0

300

1

1

63.57666297

东风EQ140

80

400

1

1

151.530981

黄海JN163

90

199

1

1

315.540756

东风SP925

100

200

1

1

200

总计

865.4275468

车道系数,取值0.45）

推算设计年限期末一个车道上的累计当量轴次Ne,。

得:

1^（1+0.04）15-1

0.04

x365

x865.43x0.45=2846290=285（万次）

二、路面结构方案

方案一：

细粒式沥青混凝土4cm

中粒式沥青混凝土6cm

粗粒式沥青混凝土8cm

水泥稳定碎Ti25cm

水泥石灰沙砾土层?

土基

方案二

细粒式沥青混凝土4cm

屮粒式沥青混凝土8cm

粗粒式沥青混凝土15cm

密集配碎石？

cm

水泥稳定沙砾l&m

土基

路面材料设计参数如下:

材料名称

抗床回弹模

量

劈裂强度

（MPa）15°C

高温时参数

20

r

15

r

Ev（MP

a）

C

（MPa）

细粒式沥青混

凝土

12

00

18

00

1.2

750

0.3

34

中粒式沥青混

凝土

10

00

16

00

0.9

600

粗粒式沥青混

凝十

80

0

12

00

0.6

500

粉煤灰三渣

600

0.4

600

天然沙砾

160

—

160

土基

27

—

27

三、确定路面设计弯沉值。

査表得：

入一一公路等级系数，取1.0

A—一路面类型系数，取l.o

A—一路面结构类型系数，取1.0

xlxlxl=30.7（0.01111111）

=>ld=600Ne_O34AA=6OOx（285xlO4）-02

四、计算待求层厚度。

1、求理论弯沉系数

由公式（12-15）

其中,

213

对于BZZTOO:

P=0.7MPa,^=—=10.65cm

=0・03cm=>0.03=

2x0.7x10.65

1200

qxl.63

03S

（30.7

.2000x10.65

=>q=4.78

2、计算基层与垫层的厚度。

将该多层体系换算为当量三层体系如图：

细粒式沥青混凝土3cm

Ely=1200MPa1»]=3cm

中粒式沥青混凝土5cm

粗粒式沥青混凝土7cm

E2y=800MPaH

Eo=27MPa

粉煤灰三渣h?

E?

=600MPa

天然沙砾hsE3=160MPa

土基Eo=27.O14Pa

计算H：

T=1o^5=o-282:

800

1200

=0.667

昱=2L

E2y800

=0.0338

査课本图12-10得a=8.2；Ki=1.35

査课本图12-10得—=6.10=>H=6.10xl0.65=64.97（cm）

6

由：

H=1虽+%嗔兀+b?

河瓦+%?

河瓦

=>H=5+72^800/1000+11/^600/1000+1132^160/1000=64.97

=>0.80811,+0.4661^=53.591

取垫层厚度lb为50cm,得h?

为37.5cm,取38cm。

五、验算整体性材料层底部的最大弯拉应力。

1、确定容许拉应力CTr

q—一沥青混凝土或半刚性基层的劈裂强度:

$—一抗拉强度的结构系数:

对沥青混凝土层的抗拉强度系数，Ks=0.09Nc°"/A

对于无机结合料稳定集料类的抗拉强度系数，Ks=O.35Neoll/A

=>KS=O.35（2.85xlO6）011/1.0=1.795

粉煤灰三渣层的容许拉应力

%■K.-

=°4-0.223（MPa）

1.795

（由课本，均采用15°C时的抗斥回弹模最计算）

2、确定细粒式沥青混凝土层底部的弯拉应力。

将多层结构换算为当量三层体系：

细粒式沥青混凝土3cm

中粒式沥青混凝土5cm-

粗粒式沥青混凝土7cm

粉煤灰三渣h?

E2=60014Pa

天然沙砾hjE3-160MPa

土基Eo=27.O14Pa

Ely=1800MPa=3cm

E3y=1600MPaH

E0=27MPa

H=1.+1\押耳3/兀+h/^TEu+

=>H=5+7°汝200/1600+38°^600/16OO+50°旳60H600=26.7cm

^-=^—=0.28,电二1^=089,-^2_=-^-=0.017

510.65R18001600

查图12-18得，^<0.表明该层层底承受弯曲拉应力，自然满足要求。

3>确定中粒式沥青混凝土底部的弯拉应力。

将多层结构换算为当量三层体系:

细粒式沥青混凝土3cm

中粒式沥青混凝土5cm

Elv=1600MPa比

粗粒式沥青混凝土7cm

•7

=E2y=1200MPaH2

粉煤灰三渣h?

E2=60014Pa

天然沙砾hsE3-160MPa

E0=27MPa

土基Eo=27.O14Pa

=>H1=5+3x0800/1600=8.09cm

H?

=1、3+'屮典/Ej3+1屮3耳/耳3nH2=7+38°老600/1200+50°数60/1200=29.92cm

H,8.09Hr29.92E，y1200Eo27

—==0.76—==2.819——==0.75»―==0.0225

610.65610.65E1600E.1200

丄y-y

査图12-18得，H50,表明该层层底承受弯曲拉应力，自然满足要求。

4、确定粗粒式沥青混凝土底部的弯拉应力。

将多层结构换算为当量三层体系：

细粒式沥青混凝土3cm

中粒式沥青混凝土5cm-

粗粒式沥青混凝土7cm

粉煤灰三渣h?

E3=60014Pa天然沙砾hjE3-160MPa

土基Eo=27.O14Pa

Ely=1200MPaH]

E.=600MPaH2

■y

E0=27MPa

H严治+悅鸭2/片3+hnVEn/吗=Hj=7+5x^1600/1200+3x^1800/1200=157011

H2=h2+h3°^E3/E2H2=38+50°^160/600=49.5cm

査图12-18得,o'=0.15xm=1.15、叫=0.55

=><7n6=0.7a'mjin,=0.7x0.15x1.15x0.55=0.066MPa<[o^]=0.230（MPa）

5、确定粉煤灰三渣底部的弯拉应力。

将多层结构换算为当量三层体系：

Ely=600MPa

H】

E“=160MPa

—y

h2

Eo=27MPa

细粒式沥青混凝土3cm

中粒式沥青混凝土5cm

粗粒式沥青混凝土7cm

粉煤灰三渣加E3=60014Pa

天然沙砾hjE3=160MPa

土基Eo=27.0MPa

H]=+hi3^E13/E24-耳2/尽+町3目1/禺

=H]=38+7X址200/600+5X么600/600+3X欢800/600=56.7cm

H2=113H2=50cm

里=竺1=5.32,电=旦=4.70，电=型

510.65610.65耳600

査图12-19得，a=0.2n\=1.06叫=0.88

=>%=0.7a9111^112=0.7x0.1xl.0x0.4=0.028MPa<[

综上，该沥青路而以及基层都符合弯拉应力的要求。

六、路面表面剪应力验算。

将多层结构换算为当量三层体系：

H=%+A押£山/+"辱/+%轧/E小

=>H=5+7x2的00）600+38x列600/600+50x迪60/600=7&3cm

査图12-21、12-22得:

b'（0・3）=1.126,□=1.032,p2=0.980

^（03）=0.417,^=1.06,y2=0.94

nrm（0.3）=卩

n（7X（03）=prT'（O.3）/^p2=0.7xl」26x1.032x0.98=0.80MPa

1、停车场、交义口等缓慢制动处（f=0.2时）：

最大剪应力、最大压应力：

=>琮（02）=rm（0.3）+1.3（f-0.3）p=0.29+1.3x（0.2-0.3）x0.7=0.199MPa

=>Oj（0.2）=5（0.3）+0.46（f-0.3）p=0.80+0.46x（0.2-0.3）x0.7=0.768MPa破坏面上可能发生的剪应力ra：

=>q（0.2）=rm（0.2）cos^?

=0.199xcos34°=0.165MPa

路标轮缘处（D点）容许剪应力氐：

=>①（0.2）=5（0.2）-rm（0.2）（1+sincp）=0.768-0.199x（1+sin34°）=0.458MPa

乂r=c+ataii^=0.3+0.458tail34°=0.61MPa

K如=Ne015x罟=（2.85X1O6）015x竽=3.08

故满足要求!

=>rR=—^―==0.199MPa>r（0.2）=0.165MPaS3.07

2、紧急制动时（f=0.5）：

最大剪应力、最大床应力：

=>咕（0.5）=rm（0.3）+1.3（f-0.3）p=0.29+1.3x（0.5-0.3）x0.7=0.472MPa

=>©（0.5）=5（0.3）+0.46（f-03）p=0.80+0.46x（0.5-03）x0.7=0.864MPa

破坏面上可能发生的剪应力ra：

=>ra（0.5）=rm（0.5）cos^>=0.472xcos34°=0.39IMPa

路标轮缘处（D点）容许剪应力氐：

=>6（0.5）=q（0.5）-rm（0.5）（l+sin^）=0.864-0.472x（l+sin34°）=0.128MPar=c+

K<0-5）：

亠1.2

a

=>rR=

T0.686

一一0.572MPa>r（0.5）一0.391MPa

K®1.2

故路面结构能满足紧急制动的耍求!