沥青路面的设计指标计算.docx
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沥青路面的设计指标计算
新建路面结构设计指标与要求
一、沥青路面结构设计指标
沥青路面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
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于或等于道路表面的设计弯沉值，应满足下式要求：
γals≤ld
式中：
γa——沥青路面可靠度系数；
ls——轮隙中心处路表计算的弯沉值（0.01mm）；
ld——路表的设计弯沉值（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：
γaεt≤ε[R]
t
[εR]——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：
γaσm≤σ[R]
式中：
σm——半刚性材料基层层底计算的最大拉应力（MPa）；
[σR]——路面结构层半刚性材料的容许抗拉强度（MPa）。
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：
γaτm≤τ[R]
式中：
τm——沥青面层计算的最大剪应力（MPa）；
[τR]——沥青面层的容许抗剪强度（MPa）。
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：
-0.2
ld=600Ne-0.2AcAsAb
式中：
Ac——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；
As——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；
Ab——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、沥青路面材料的容许拉应变[εR]应按下列公式计算确定：
[εR]=0.15Em-1/310M/4Nee-1/4
M4.8（4Vb0.69）
VbVa
式中：
M——沥青混合料空隙率与有效沥青含量的函数；
Em——沥青混合料20℃动态回弹模量（MPa）；
Vb——有效沥青含量（%）；
Va——空隙率（%）。
五、半刚性材料基层材料的容许抗拉强度应按下式计算：
[R]s
RKs
式中：
σs——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（MPa）；
Ks——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：
Ksr=0.35Nee0.11Ac
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：
Kst=0.45Nee0.11Ac
六、沥青混合料结构层容许抗剪强度应按下式计算：
Kr
式中：
s
沥青混合料结构层60°C抗剪强度（MPa）；
Kr——抗剪强度结构系数，对一般行驶路段Kr=1.2Ac；对交叉口和公交车
停车站缓慢制动路段Kr=0.39Np0.15/Ac；
Np——公交车停车站或交叉口设计基准期内同一位置停车的累计当量轴次。
七、路面质量验收时，应对沥青路面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：
l0（l0ZaS）K1K2
式中：
l0——路段内实测路表弯沉代表值（0.01mm）；
l0——路段内实测路表弯沉平均值（0.01mm）；
S——路段内实测路表弯沉标准差（0.01mm）；
Za——与保证率有关的系数，快速路、主干路Za=1.645，其它道路沥青路面Za=1.5；
K1——季节影响系数，可根据当地经验确定；
K3——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量，计算道路表面弯沉检测标准值la，实测弯沉代表值应满足下式要求：
l0la
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10m~50m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
根据公式（12-30）i1p
、标准轴载换算
标准轴载PKN
100
单轮压面当量直径dcm
21.30
轮胎接地压强PMPa
0.7
两轮中心距cm
1.5d
标准轴载计算参数（BZZ-100）
kpi4.35Nc1c2ni（）
ni——各级轴载作用次数；p——标准轴载；
pi——被换算车型的各级轴载；
c1——轴数系数，c111.（2m1）m为轴数；c2——轮组系数，双轮组取
为1；
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
c1
c2
标准轴次/日
江淮AL6600
50
300
1
1
14.71095184
黄海DD680
60
200
1
1
21.67643885
北京BJ130
70
300
1
1
63.57666297
东风EQ140
80
400
1
1
151.530981
黄海JN163
90
499
1
1
315.540756
东风SP925
100
200
1
1
200
总计
865.4275468
根据公式（12-31）Ne1t1365N1（——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
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水泥稳定碎石25cm
水泥石灰沙砾土层？
土基
细粒式沥青混凝土4cm中粒式沥青混凝土8cm粗粒式沥青混凝土15cm密集配碎石？
cm水泥稳定沙砾18cm土基
路面材料设计参数如下：
材料名称
抗压回弹模量
劈裂强度
（MPa）15℃
高温时参数
20℃
15℃
Ev（MP
a）
C
（MPa）
细粒式沥青混
12
18
1.2
750
0.3
34
凝土
00
00
中粒式沥青混
10
16
0.9
600
凝土
00
00
粗粒式沥青混凝土
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
查表得：
Ac——公路等级系数，取1.0
As——路面类型系数，取1.0
Ab——路面结构类型系数，取1.0
ld600Ne0.2AcAsAb60028510411130.7（0.01mm）
四、计算待求层厚度
1、求理论弯沉系数由公式（12-15）
21.3
对于BZZ-100:
p0.7MPa，21.310.65cm
细粒式沥青混凝土3cm
中粒式沥青混凝土5cm
E1y1200MPah113cm
粗粒式沥青混凝土7cm
粉煤灰三渣h2E2600MPa
天然沙砾h3E3160MPa
土基E027.0MPa
E2y800MPaH
E027MPa
计算H：
查课本图12-10得a8.2；K11.35
l
4.78
K1
K20.43
28.21.35
H
查课本图12-10得6.10H6.1010.6564.97（cm）
由：
Hh12h132.4E13/E12h22.4E2/E12h32.4E3/E12
H572.4800/1000h22.4600/1000h32.4160/100064.97
0.808h20.466h353.591
取垫层厚度h3为50cm，得h2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R
沥青混凝土或半刚性基层的劈裂强度；
KS——抗拉强度的结构系数；
细粒式
中粒式
粗粒式
KS
R1
KS
R2
KS
R3
0.09（2.85106）0.2212.368
1.0
s1.20.507（MPa）
KS2.368
0.09（2.85106）0.2212.368
1.0
s0.8
s0.338（MPa）KS2.368
0.09（2.85106）0.221.12.605
1.0
s0.60.230（MPa）
KS2.605
对于无机结合料稳定集料类的抗拉强度系数，
0.11
KS0.35Ne0.11/Ac
KS0.35（2.85106）011/1.01.795
粉煤灰三渣层的容许拉应力
由课本，均采用15℃时的抗压回弹模量计算）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
E1y1800MPah113cm
粗粒式沥青混凝土
7cm
粉煤灰三渣h2E2
600MPa
E2y1600MPaH
天然沙砾h3E3
160MPa
E027MPa
土基E027.0MPa
h11
10.650.28，E1y18000.89，
E2y1620700.017
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：
H1h12h114E11/E12H15341800/16008.09cm
H2h13h20.9E2/E13h30.9E3/E13H27380.9600/1200500.9160/120029.92cm
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
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：
H1h13h124E12/E13h114E11/E13H17541600/1200341800/120015.7cm
H2h2h30.9E3/E2H238500.9160/60049.5cm
H1
15.7
10.65
1.47
H2
49.5
10.65
4.65
6000.5
1200
Eo
E2y
27
600
0.045
m30.7m1m20.70.151.150.550.066MPa[R3]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：
H1h2h134E13/E2h124E12/E2h114E11/E2
H138+741200/600541600/600341800/60056.7cmH2h3H250cm
查图12-19得，0.2m11.06m20.88
m40.7m1m20.70.11.00.40.028MPa[R4]0.223（MPa）综上，该沥青路面以及基层都符合弯拉应力的要求。
六、路面表面剪应力验算。
h12h132.4Ev13/Ev12
h22.4Ev2/Ev12
h3
10.65
0.28
78.3
10.65
7.35
Ev2
Ev1
600
750
0.8，
Eo
Ev2
27
600
0.045
将多层结构换算为当量三层体系：
查图12-21、12-22得：
（0.3）1.126，11.032，20.980
m（0.3）0.417，11.06，20.94
m（0.3）pm（0.3）120.70.4171.060.940.29MPa
1（0.3）p（0.3）120.71.1261.0320.980.80MPa1、停车场、交叉口等缓慢制动处（f0.2时）：
最大剪应力、最大压应力：
m（0.2）m（0.3）1.3（f0.3）p0.291.3（0.20.3）0.70.199MPa
1（0.2）1（0.3）0.46（f0.3）p0.800.46（0.20.3）0.70.768MPa
破坏面上可能发生的剪应力a：
a（0.2）m（0.2）cos0.199cos3400.165MPa
路标轮缘处（D点）容许剪应力R：
2（0.2）1（0.2）m（0.2）（1sin）0.7680.199（1sin340）0.458MPa
又ctan0.30.458tan3400.61MPa
0.61
RKv（0.2）30..06710.199MPaa（0.2）0.165MPa故满足要求！
2、紧急制动时（f0.5）：
最大剪应力、最大压应力：
m（0.5）m（0.3）1.3（f0.3）p0.291.3（0.50.3）0.70.472MPa1（0.5）1（0.3）0.46（f0.3）p0.800.46（0.50.3）0.70.864MPa
破坏面上可能发生的剪应力a：
a（0.5）m（0.5）cos0.472cos3400.391MPa
路标轮缘处（D点）容许剪应力R：
2（0.5）1（0.5）m（0.5）（1sin）0.8640.472（1sin340）0.128MPa
ctan0.60.128tan3400.686MPa
Kv（0.5）
故路面结构能满足紧急制动的要求！
2
l4.78
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：
70.91200/1600380.9600/1600500.9160/160026.7cm
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