沥青路面结构设计Word下载.docx
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18.9
41.8
1
双轮组
1300
三菱FR415
30
51
800
长征CA160
45.2
83.7
2
<
3
700
宇通ZK6820G
55
北京BK6150A
48.5
71.2
>
400
解放SP9200
31.3
78
600
东风SP9250
50.7
113.3
500
1.2交通分析
（1）轴载换算
路面设计以双轮组-单轴载为100KN为标准轴载，以BZZ-100表示。
标准轴载的计算参数按表1-2确定。
表1-2
标准轴载
BZZ-100
标准轴载P（KN）
100
轮胎接地压强p（MPa）
0.70
单轮传压面当量圆直径d（cm）
21.30
两轮中心距（cm）
1.5d
当以设计弯沉为指标时及验算沥青层层底拉应力时，凡大于25kN的各级轴载Pi的作用次数Ni按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N的计算公式为：
式中：
N——标准轴载当量轴次数（次/d）；
Ni——被换算的车型各级轴载作用次数（次/d）；
P——标准轴载（kN）；
Pi——被换算车型的各级轴载（kN）；
C1——被换算车型的各级轴载系数，当其间距大于3m时，按单独的一个轴计算，轴数系数即为轴数m，当其间距小于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数为C1=1+1.2（m-1）；
C2——被换算车型的各级轴载轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0，四轮组为0.38。
沥青路面营运第一年双向日平均当量轴次为：
=4709.00（次/d）
当以半刚性层底拉应力为设计指标时，标准轴载当量轴次数
：
——轴数系数
——轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为1.0，四轮组为0.09。
注：
轴载小于50KN的特轻轴重对结构的影响可以忽略不计，所以不纳入当量换算。
沥青路面营运第一年双向日平均当量轴次：
=4978.00（次/d）
该新建道路为高速公路，采用沥青路面，设计年限为15年，交通增长率为4%，即γ=0.04。
又该路设计为双向四车道，由【JTGD50-2006】公路沥青路面设计规范查表3.1.6得车道系数可取0.4-0.5，本设计取
=0.5。
以设计弯沉值为指标时，设计年限内一个车道上的累计当量轴次
为：
以半刚性基层层底拉应力为设计指标时，设计年限内一个车道上的累计当量轴次
根据上述计算所得，由【JTGD50-2006】《公路沥青路面设计规范》查表3.1.8判断交通等级
一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量
Nh=2500,属于重交通等级
当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时:
路面营运第一年双向日平均当量轴次:
4709.00
设计年限内一个车道上的累计当量轴次:
（次）
属于重交通等级
当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时:
4978.00
综上，路面设计交通等级为重交通等级
1.3初拟路面结构
（1）路面结构方案
根据济南绕城高速的功能性质及【JTGD50-2006】《公路沥青路面设计规范》，并结合工程经验与典型案例，初步拟定路面结构组合与各层结构厚度如下：
方案一：
采用半刚性基层（路面结构类型系数1.0）
----------------------------------------
细粒式沥青混凝土40mm
----------------------------------------
中粒式沥青混凝土60mm
粗粒式沥青混凝土80mm
水泥稳定碎石待设计
级配碎石200mm
方案二：
采用柔性基层（路面结构类型系数1.6）
粗粒式沥青混凝土80mm
密集配沥青碎石待设计
水泥稳定碎石300mm
（2）路面设计弯沉值
和抗拉结构强度系数K
该公路等级为高速公路，两种方案均采用沥青混凝土面层，半刚性基层，公路等级系数
取1.0；
基层为水泥稳定碎石，因此路面结构类型系数
为1.0；
面层为沥青混凝土面层,面层类型系数
取1.0。
路面设计弯沉值
抗拉结构强度系数
（沥青混凝土面层）
（无机结合料稳定集料）
（无机结合料稳定细粒土）
容许拉应力
，
-----路面结构材料的极限抗拉强度（MPa）。
（3）路面材料相关参数的确定
试验材料的确定：
半刚性基层所用集料取自沿线料场，结合料沥青选用A级90号，面层采用SBS改性沥青，相关技术指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》bn（JTG_F40-2004）相关的规定。
路面材料劈裂强度：
根据设计配合比，选取工程用各种原材料，测定规定稳定和龄期的材料劈裂强度。
按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTGE20-2011）与《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTGE51-2009）中的方法进行测定，参数见表1-3。
表1-3
材料名称
细粒式沥青混凝土
中粒式沥青混凝土
粗粒式沥青混凝土
密级配沥青碎石
水泥稳定碎石
劈裂强度（MPa）
1.2
1.0
0.8
0.6
路面材料抗压回弹模量的确定：
根据设计配合比，选取工程用各种原材料制件，测定设计参数。
按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》中规定的项目顶面法测定半刚性材料的抗压回弹模量。
按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中规定的方法测定沥青混合料的抗压回弹模量；
测定20℃、15℃的抗压回弹模量，各种材料的试验结果与设计参数分别见表1-4、表1-5。
级配砂砾
级配碎石
抗压回弹模量（MPa）
3188
250
半刚性材料抗压回弹模量表1-4
沥青材料抗压回弹模量表1-5
20℃抗压回弹模量（MPa）
1991
1425
978
1248
15℃抗压回弹模量（MPa）
2680
2175
1320
1715
由前面计算所得相关参数，计算路面各结构层容许拉应力σR，见表1-6。
路面结构层容许拉应力计算表表1-6
结构层材料名称
Ne
Ac
Ks
σsp
σR（MPa）
1.72
107
3.52
0.34
0.28
0.23
0.17
1.81
2.20
0.27
1.4路面结构层厚度确定
根据设计资料,利用HPDS-2011公路路面设计程序系统进行路面结构层厚度的设计，以下分别进行方案一、方案二设计层的厚度设计。
公路等级:
高速公路
新建路面的层数:
5
标准轴载:
BZZ-100
路面设计弯沉值:
21.4（0.01mm）
路面设计层层位:
4
设计层最小厚度:
150（mm）
表1-7
层位
结构层材料名称
厚度（mm）
20℃平均抗压模量（MPa）
标准差（MPa）
15℃平均抗压模量（MPa）
容许应力（MPa）
40
60
80
4
?
5
200
6
新建路基
46
按设计弯沉值计算设计层厚度:
LD=21.4（0.01mm）
H（4）=200mmLS=23.3（0.01mm）
H（4）=250mmLS=20.1（0.01mm）
H（4）=229mm（仅考虑弯沉）
按容许拉应力计算设计层厚度:
H（4）=229mm（第1层底面拉应力计算满足要求）
H（4）=229mm（第2层底面拉应力计算满足要求）
H（4）=229mm（第3层底面拉应力计算满足要求）
H（4）=229mm（第4层底面拉应力计算满足要求）
路面设计层厚度:
H（4）=229mm（同时考虑弯沉和拉应力）
通过对设计层厚度取整以及进一步的修改,
调整后得到路面结构厚度设计结果如下图:
---------------------------------
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