沥青路面结构设计与计算书.docx
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沥青路面结构设计与计算书
沥青路面结构设计与计算书
1工程简介
本路段属于安图至汪清段二级公路.K0+000～K3+500，全线设计时速为60km/h的二级公路，路面采用60km/h的二级公路标准。
路基宽度为10m，行车道宽度为2×3.5m，路肩宽度为2×0.75m硬路肩、2×0.75土路肩。
路面设计为沥青混凝土路面，设计年限为12年。
路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载,以BZZ－100表示；根据沿线工程地质特征及结合当地筑路材料确定路面结构为：
路面的面层采用4cm厚细粒式沥青混凝土和6cm厚中粒式沥青混凝土，基层采用20cm厚水泥稳定碎石，底基层采用石灰粉煤灰土。
2土基回弹模量的确定
本设计路段自然区划位于Ⅱ3区，当地土质为粘质土，由《公路沥青路面设计规范（JTGD50-2004）》表F.2查得，土基回弹模量在干燥状态取39Mpa,在中湿状态取34.5Mpa.
3设计资料
（1）交通量年增长率：
5%设计年限：
12年
（2）初始年交通量如下表：
车型
前轴重（kN）
后轴重（kN）
后轴数
后轴轮组数
后轴距（m）
日交通量（辆/d）
解放CA10B
19.4
60.85
1
双
578
黄河JN150
49
101.6
1
双
210
尼桑CK20L
49.85
100
1
双
330
交通SH141
25.55
55.1
1
双
126
太脱拉138
51.4
80
2
双
1.32
41
东风EQ140
23.7
69.2
1
双
20
南阳351
48.7
97.3
1
双
25
。
4设计任务
4.1沥青路面结构组合设计
4.2沥青路面结构层厚度计算，并进行结构层层底拉应力验算
4.3绘制沥青路面结构图
5沥青路面结构组合设计
5.1路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载,以BZZ－100表示。
标准轴载计算参数如表10－1所示。
标准轴载
BZZ－100
标准轴载
BZZ－100
标准轴载P（KN）
100
单轮传压面当量圆半径δ（cm）
10.65
轮胎接地压强P（Mpa）
0.7
两轮中心距（cm）
3.0δ
5.1.1以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次
5.1.1.1轴载换算
轴载换算采用如下的计算公式：
，
，计算结果如下表所示。
轴载换算结果表（弯沉）
车型
（KN）
解放CA10B
前轴
19.4
1
6.4
578
后轴
60.85
1
1
578
黄河JN150
前轴
49
1
6.4
210
60.360
后轴
101.6
1
1
210
225.013
尼桑CK20L
前轴
49.85
1
6.4
330
102.220
后轴
100
1
1
330
330.000
交通SH141
前轴
25.55
1
6.4
126
2.132
后轴
55.1
1
1
126
9.427
太脱拉138
前轴
51.4
1
6.4
41
14.510
后轴
80
2.2
1
41
34.170
东风EQ140
前轴
23.7
1
6.4
20
后轴
69.2
1
1
20
4.032
南阳351
前轴
48.7
1
6.4
25
6.996
后轴
97.3
1
1
25
22.194
811.054
注：
轴载小于25KN的轴载作用不计
5.1.1.2累计当量轴次
根据设计规范，二级公路沥青路面设计年限取12年，车道系数η=0.7，
=5.0%
累计当量轴次：
次
5.1.2验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次
5.1.2.1轴载验算
验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为：
轴载换算结果表（半刚性基层层底拉应力）
车型
（KN）
（次/日）
解放CA10B
前轴
19.4
1
18.5
578
后轴
60.85
1
1
578
10.865
黄河JN150
前轴
49
1
18.5
210
后轴
101.6
1
1
210
238.434
尼桑CK20L
前轴
49.85
1
18.5
330
后轴
100
1
1
330
330.000
交通SH141
前轴
25.55
1
18.5
126
后轴
55.1
1
1
126
1.070
太脱拉138
前轴
51.4
1
18.5
41
3.695
后轴
80
3
1
41
20.636
东风EQ140
前轴
23.7
1
18.5
20
后轴
69.2
1
1
20
1.052
南阳351
前轴
48.7
1
18.5
25
后轴
97.3
1
1
25
20.084
625.836
注：
轴载小于50KN的轴载作用不计
5.1.2.2累计当量轴次
参数取值同上，设计年限为12年，车道系数取0.7，则累计当量轴次为：
5.2路面结构层设计与材料选取
由上面计算得到设计年限内一个行车道上的累计当量轴次。
根据《路基路面工程》在干燥和中湿路段，路面拟定采用以下结构：
面层：
细粒式沥青混凝土（厚度4cm）；
中粒式沥青混凝土（厚度6cm）；
基层：
水泥稳定碎石（20cm）；
底基层：
石灰粉煤灰土（厚度待定）。
5.3土基回弹模量的确定
该路段处于Ⅱ3粘质土，土基回弹模量：
干燥39Mpa、中湿34.5Mpa。
5.4设计指标的确定
对于二级公路，规范要求以设计弯沉作为设计指标，并进行结构层层底拉应力验算。
5.4.1设计弯沉值
该公路为二级公路。
公路等级系数取1.1，面层类型系数取1.0，半刚性基层、底基层总厚度大于20cm，基层类型系数取1.0。
设计弯沉值为：
5.4.2各层材料的容许层底拉应力
各层材料的劈裂强度：
细粒式密集配沥青混凝土为1.4MPa，粗粒式密集配沥青混凝土为1.0MPa，水泥稳定碎石为0.5MPa，石灰粉煤灰土为0.25MPa
对于细粒式密集配沥青混凝土层
MPa
对于中粒式密集配沥青混凝土层
MPa
对于水泥稳定碎石
MPa
对于石灰粉煤灰土
MPa
5.5设计资料汇总
设计弯沉值为30.45（0.01mm），相关设计资料汇总如下表：
路面设计的结构参数（干燥）
材料名称
h
（cm）
抗压模量
20℃
抗压模量
15℃
容许拉应力
（MPa）
劈裂强度
（MPa）
中粒式沥青混凝土
4
1400
2000
0.449
1.4
粗粒式沥青混凝土
6
1200
1800
0.360
1
水泥稳定碎石
20
1500
1500
0.301
0.5
石灰粉煤灰土
？
750
750
0.117
0.25
土基
—
39
39
—
—
路面设计的结构参数（中湿）
材料名称
h
（cm）
抗压模量
20℃
抗压模量
15℃
容许拉应力
（MPa）
劈裂强度
（MPa）
中粒式沥青混凝土
5
1400
2000
0.449
1.4
粗粒式沥青混凝土
7
1200
1800
0.360
1
二灰碎石
20
1500
1500
0.301
0.5
石灰土
？
750
750
0.117
0.25
土基
—
34.5
34.5
—
—
6沥青路面结构层厚度计算（干燥路段）
6.1确定理论弯沉系数
，其中
又因
6.2结构厚度计算，以弯沉等效换算法将各层体系换算为三层体系。
‘
多层体系换算图式
（注：
此时取20℃是材料的模量值）
查三层体系表面弯沉系数诺谟图，因为
所以
。
由于
查诺漠图得
则
查诺漠图得
则
由弯沉等效换算得：
，则
取
7层底拉应力验算
7.1对细粒式沥青混凝土层底拉应力验算
7.1.1换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模量）
；查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得
<0,基地为压应力无需验算
.
7.2对中粒式水泥混凝土进行层底拉应力验算
7.2.1换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模量）
查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得
<0,基地为压应力无需验算
7.3对水泥稳定碎石基层层底弯拉应力验算
7.3.1换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模）
7.3.2求层底最大拉应力:
7.4.对于石灰粉煤灰土层
7.4.1三层体系如图所示
7.4.2求层底最大拉应力:
7.最小防冻厚度验算
根据《规范》干燥路段无需考虑最小防冻层厚度。
8沥青路面结构层厚度计算（中湿路段）
8.1确定理论弯沉系数
，其中
又因
6.3结构厚度计算，以弯沉等效换算法将各层体系换算为三层体系。
‘
多层体系换算图式
（注：
此时取20℃是材料的模量值）
查三层体系表面弯沉系数诺谟图，因为
所以
。
由于
查诺漠图得
则
查诺漠图得
则
由弯沉等效换算得：
，则
取
7层底拉应力验算
7.1对中粒式沥青混凝土层底拉应力验算
7.1.1换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模量）
；查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得
<0,基地为压应力无需验算
.
7.2对粗粒式水泥混凝土进行层底拉应力验算
7.2.1换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模量）
查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得
<0,基地为压应力无需验算
7.3对水泥稳定碎石基层层底弯拉应力验算
7.3.1换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模）
7.3.2求层底最大拉应力:
7.4.对于石灰粉煤灰土层
三层体系如图所示
查中层底面弯拉应力系数诺谟图得
则
符合要求
7.最小防冻厚度验算
该路段路面结构总厚度为H＝4+6+20+25＝55cm。
公路位于自然区划II3区，由《规范》查得路面最小防冻厚度为55～65cm，所以该路段路面结构厚度满足最小防冻要求。
（注：
可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!
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