沥青路面结构设计部分.docx
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沥青路面结构设计部分
8.2沥青路面设计
8.2.1交通量分析
沥青路面设计初期交通量的轴载分配及换算表（以弯沉为标准时）
表8-2-1轴载换算次数表
轴载
日通过次数
C1
C2
（Pi/Ps）4.3
BZZ-100
Pi（kN）
Ni（次/d）
5
轴次（次/d）
20
633
1
1
0.00091
0.57
70
555
1
1
0.21
119.5
80
678
1
1
0.38
259.5
90
889
1
1
0.63
568.9
100
555
1
1
1
674
120
19
1
1
2.21
44
合计
6779.45
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：
k
P4.35
NC1C2Ni
i
i1
P
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。
沥青路面设计初期平均标准轴载当量轴次计算得：
N1=1667次/天该新建道路为城市主干道，采用沥青路面，设计年限为15年，交通增长率
为7%，既γ=0.07，又该路设计为双向六车道，车道系数η下规范取值见下表：
表8-2-2车道系数表
车道特征
η
车道特征
η
双向单车道
1.00
双向四车道
0.40~0.50
双向两车道（无分
0.60~0.70
双向六车道
0.30~0.40
隔带）
双向两车道（有分
0.50
双向八车道
0.25~0.35
隔带）
由上表可取车道系数η=0.35，行车道第一年轴载平均作用次数N1=1667次/天，计算设计年限（15年）内一个车道通过的累计当量标准轴次数Ne：
N
[（i）t1]365
N[（10.07）151]16673650.355782293.8次/车道
e
1
0.07
根据《城市道路工程设计规范》（CJJ37-2012）的规定：
沥青路面的交通等级
划分为四级，见下表：
表8-2-3沥青路面交通等级
交通等级
BZZ—100累计标准轴次Ne
大客车及中型以上货车
（次/车道）
交通量Nn（辆/d/车道）
轻交通
<3×106
<600
中等交通
3×106~1.2×107
600~1500
重交通
1.2×107~2.5×107
1500~3000
特重交通
>2.5×107
>3000
因为3×106次/车道＜5782293.8次/车道＜1.2×107次/车道，所以该设计路段的交通等级属于中等交通。
8.2.2确定土基回弹模量
根据该路段的《岩土工程勘察报告》得知：
该路段高速公路路基宽度34.5米，其中左侧硬路宽度为2*1.25米，每条车道宽度为3.75米，双向6车道，硬路肩2*3米，土路肩2*0.75米中央分隔带宽度为2米，高速公路土基回弹模量为100Mpa.
8.2.3路面估计及路面类型的确定
拟建高速公路，交通等级为中等交通，更具本地原有材料，结合已有工程经验与典型结构，初步确定面层选用沥青混凝土三层结构。
8.2.4路面结构组合及各层厚度的确定
根据福山路功能性质及《城镇道路路面设计规范》（CJJ193-2012）综合考虑决定路面结构取6cm的密级配细粒式沥青混凝土（AC-13）+6cm密级配中粒式沥青混凝土（AC-20）+8cm密级配粗粒式沥青混凝土+？
水泥稳定碎石基层+20cm石灰土垫层。
表8-2-4面层材料设计参数
材料名称
厚度
抗压模量（Mpa）
劈裂强度（MPa）
20℃
15℃
15℃
密级配细粒式沥青混
4cm
1400
2000
1.4
凝土
密级配中粒式沥青混
6cm
1200
1800
1.0
凝土
密级配粗粒式沥青混
8cm
1000
1200
0.8
凝土
表8-2-5
基层，垫层材料设计参数
材料名称
抗压模量（Mpa）
抗压模量（Mpa）
劈裂强度MPa
（弯沉计算用）
（计算弯拉应力
用）
5%水泥稳定碎石
1500
3600
0.5
10%的石灰土
550
1500
0.225
各层具体尺寸如图8-2-1所示：
5
图8-2-1沥青混凝土路面结构初拟图
8.2.4设计指标的确定
设计道路为城市主干路，面层为沥青混凝土，采用半刚性基层：
Ld600Ne0.2AcAsAb6005782293.80.21.01.01.034.690.01mm
式中：
Ld——路面设计弯沉值（0.01mm）；
Ac——公路等级系数，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，沥青混凝土路面取1.0；
Ab——基层类型系数，无机结合料类（半刚性）基层为1.0，沥青类基层和粒料类基层为1.6。
各层材料按容许拉应力R计算，公式如下：
sp
Ks
sR——路面结构材料的容许拉应力（MPa）
ssp——路面材料的极限抗拉强度（MPa）；
Ks——抗拉强度结构系数。
根据结构层材料不同，按以下公式计算Ks值。
细粒式密集配沥青混凝土：
K
s
0.09N0.22
A
（沥青混凝土面层）
e
c
Ks0.35Ne0.11
Ac（无机结合料稳定集料）
Ks0.45Ne0.11
Ac（无机结合料稳定细粒土）
由上述公式计算各层材料容许层底拉应力：
细粒式密级配沥青混凝土：
Ks0.09Ne0.22
Ac0.095782293.80.22/1.02.76
R
sp
1.4
0.507（MPa）
Ks
2.76
中粒式密级配沥青混凝土：
Ks0.09Ne0.22
Ac0.095782293.80.22
1.02.76
R
sp
1.0
0.362（MPa）
Ks
2.76
粗粒式密级配沥青混凝土：
Ks0.09Ne0.22
Ac0.095782293.80.22
1.02.76
R
sp
0.8
0.290（MPa）
Ks
2.76
水泥稳定碎石：
Ks0.35Ne0.11
Ac0.355782293.80.11
1.01.94
R
sp
0.5
0.258（MPa）
Ks
1.94
二灰土：
K
0.45N0.11
A0.455782293.80.11
1.02.49
s
e
c
R
sp
0.225
0.090MPa）
Ks
2.49
表8-2-5结构容许拉应力
材料名称
σs（Mpa）
Ks
σR（Mpa）
细粒式沥青混凝土
1.4
2.48
0.565
中粒式沥青混凝土
1.0
2.48
0.403
粗粒式沥青混凝土
0.8
2.48
0.323
水泥稳定碎石
0.5
1.84
0.272
二灰土
0.225
2.36
0.095
8.2.6结构厚度计算
8.262结构厚度计算
（1）计算路表回弹弯沉综合修正系数F
F1.63
L
0.38
E
0.36
34.69
0.38
100
0.36
s
0
1.63
0.35
P
200010.65
0.7
2000
式中：
Ls——路面实测弯沉值（根据多层弹性理论，在双圆均布荷载作用
下，轮隙中心处实测路面弯沉Ls等于设计弯沉值Ld的原则进行计算）；
F——弯沉综合修正系数；
P——标准轴载的轮胎压强。
P=0.7Mp；
d——标准轴载单轮轮迹当量圆半径。
（2）理论弯沉系数
c
LdE1
3.471500
1.0
2000PF
2000
0.7
10.65
0.35
为求出水泥石灰砂砾垫层的厚度，需要将该五层结构换算成三层结构，求出三层体系的中层厚度H，以第一层为表层如图8-2-2：
（a）路面结构
（b）当量三层体系
图8-2-2
沥青混凝土路面结构三层体系
根据
E2
1200
0.8，
h
4
0.376
，
E0
100
0.083查诺谟图得
E
1500
10.65
E
2
1200
1
6.5
k1=0.75，则k
c
1.0
0.21
6.50.75
2
k
又
h
4
0.376，
E0
100
0.083
10.65
E2
1200
反查诺谟图得H
4.2，则H4.04.010.6544.73cm
2.4
因为Hh2
h3
2.4
E3
h4
2.4
E4
h5
E5
E2
E2
E2
E3
E5
Hh2h32.4
h5
2.4
42.16682.4
1000
20
2.4
500
E2
E2
1200
h4
1200
16.86cm
E4
1500
2.4
2.4
E2
1200
各材料层厚度尚应满足最小压实度的要求，结构层的压实度要求见下表：
表8-2-6
各种结构层压实最小厚度与适宜厚度
结构层类型
压实最小厚度（mm）
适宜厚度（mm）
级配碎石
80
100~200
水泥稳定类
150
180~200
石灰稳定类
150
180~200
石灰粉煤灰稳定类
150
180~200
贫混凝土
150
180~240
级配砾石
80
100~200
泥结碎石
80
100~150
填隙碎石
100
100~120
所以取水泥稳定碎石厚度为h4=20cm换算成三层体系为：
h=h1=4cm
Hh2h3
2.4
E3
h42.4
E4
h5
2.4
E5
=682.4
1000
202.4
1500
202.4
500
E2
E2
E2
1200
1200
1200
=49.25cm
根据
E2
1200
0.8
，
h
4
0.376，
E0
40
0.083，
E
1500
10.65
E
2
1200
1
H57.31/10.655.38
查诺谟图得6.6，k1=0.86，k2=0.55
则理论弯沉值：
L
2pk1k2
20.710.656.60.860.55
0.0332cm=33.2（0.01mm）
E1
1400
实际弯沉值：
LsLF33.20.2512.430.01mm）Ld29.39（0.01mm）
所以拟定的路面结构厚度满足强度要求，整体抵抗变形能力符合要求
8.2.7沥青路面弯拉应力的计算及验算
换算成三层体系上面层作为三层体系的上层，路基为下层，期间的作为中层。
换算成等效体系如图8-2-3：
图8-2-3
沥青混凝土路面结构三层体系2
如图所示：
E1=2000Mpa，E2=1200Mpa，E0=100MPa，hh14cm
h50.9
680.9
200.9
Hh2h3
0.9
E3
h40.9
E4
E5
1000
1500
200.9
500
=
E2
E2
E2
1200
1200
1200
43.088cm
根据
E2
1200
0.60
，
h
4
0.373，
E
2000
10.65
1
E0
100
0.083，H
43.088
4.05
1200
10.65
E2
查诺谟图得
0.08，m11.10，m21.30
容许拉应力pm1m20.70.091.111.30.08Mpa
沥青混凝土抗拉强度结构系数：
K
s
0.09AN0.22/A0.091.05236347.90.22/1.02.707
ae
c
R
σspK
s
1.2
2.707
0.443Mpa
a
0.08Mpa
所以强度满足要求。
式中：
R——路面结构层材料容许拉应力（Mpq）；
sp——结构层材料极限抗拉强度（Mpa），我国沥青路面设计规范采
用劈裂强度；
Ks——抗拉强度结构系数；
Aa——反映沥青混合料性质的混合料级配系数，细、中式混凝土为
1.0，粗粒式混凝土为1.1；
Ac——公路等级系
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