沥青公路设计.docx
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沥青公路设计
沥青路面设计
一、交通调查与分析
1、交通资料
车型
数量（辆／日）
车型
数量（辆／日）
东风SP9135B
300
风东KM340
531
五十铃NPR595G
350
黄河JN163
368
江淮HF140A
400
五十铃EXR181L
530
江淮HF150
406
三菱FR415
200
根据交通调查，进行综合分析，交通调查资料为2003年，设计计算年限的起算年为2007年，预测其交通增长率在前五年为10％、之后取8％。
对水泥混凝土全设计年限内均采用5%。
2、当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时，凡轴载大于25KN的各级轴载P1的作用次数n1应按下述公式换算成标准轴载P的当量作用次数N。
轴载换算
轴载换算采用如下公式：
式中：
N——标准轴载的当量轴次，次/日
——被换算车型的各级轴载作用次数，次/日
——标准轴载，
——被换算车型的各级轴载，
——轴数系数，当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，此时的轴数系数为m;当轴间距小于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数按下式计算：
——轴数；
——轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0，四轮组为0.38。
3、当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于50KN的各级轴载P1的作用次数n1应按下述公式换算成标准轴载P的当量作用次数N’。
轴载换算
轴载换算采用如下公式：
式中：
——轴数系数，当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，此时的轴数系数为m;当轴间距小于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数按下式计算：
——轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为1.0，四轮组为0.09。
4、轴载换算分析
车型
后轴组数
后轴数
后轴距
车型
后轴组数
后轴数
后轴距
东风SP9135B
2
2
4
东风KM340
2
1
0
五十铃NPR595G
2
1
0
黄河JN163
2
1
0
江淮HF140A
2
1
0
五十铃EXR181
2
3
4
江淮HF150
2
1
0
三菱FR415
2
1
0
5、轴载分析
路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载
以设计弯沉值为指标及验算沥青层层地拉应力中累计当量轴次。
车型
轴位
东风SP9135B
前轴
20.1
1
6.4
440
0
后轴
72.6
2
1
440
218.6
五十铃NPR595G
前轴
23.5
1
6.4
513
0
后轴
44.0
1
1
513
14.4
江淮HF140A
前轴
18.9
1
6.4
586
0
后轴
41.8
1
1
586
13.2
江淮HF150
前轴
45.1
1
6.4
595
119.2
后轴
101.5
1
1
595
634.8
东风KM340
前轴
24.6
1
6.4
777
0
后轴
67.8
1
1
777
143.3
黄河JN163
前轴
58.6
1
6.4
539
337.4
后轴
114.0
1
1
539
953.1
五十铃EXR181
前轴
60.0
1
6.4
776
538.3
后轴
100.0
3
1
776
2328
三菱FR415
前轴
30.0
1
6.4
293
10
后轴
51.0
1
1
293
15.7
累计换算轴次N
=5326次/日=N0.50.5=1332次/日
==1465次/日
累积当量轴次。
根据设计规范，一级公路的沥青路面设计年限为15年，车道系数。
交通调查资料为2003年，设计年限的起算年为2007·，2009年以前，交通量年增长率为10%，以后为8%。
设计年限内一个车道的累积当量轴次为：
=5630365次
验算半刚性基层层底拉应力中累计当量轴次。
车型
轴位
东风SP9135B
前轴
20.1
1
18.5
440
0
后轴
72.6
2
1
440
67.9
五十铃NPR595G
前轴
23.5
1
18.5
513
0
后轴
44.0
1
1
513
0
江淮HF140A
前轴
18.9
1
18.5
586
0
后轴
41.8
1
1
586
0
江淮HF150
前轴
45.1
1
18.5
595
0
后轴
101.5
1
1
595
670.3
东风KM340
前轴
24.6
1
18.5
777
0
后轴
67.8
1
1
777
34.7
黄河JN163
前轴
58.6
1
18.5
539
138.7
后轴
114.0
1
1
539
1537.5
五十铃EXR181
前轴
60.0
1
18.5
776
241.1
后轴
100.0
3
1
776
2328
三菱FR415
前轴
30.0
1
18.5
293
0
后轴
51.0
1
1
293
1.3
==5019次/日=0.50.5=1255次/日
==1380次/日
累积当量轴次。
根据设计规范，高速设计年限15年，四车道的折减系数为0.4—0.5，取0.45.
设计年限内一个车道的累积当量轴次为：
=5305336次
规范规定高速公路、一级公路的面层由二层至三层组成。
查规范中的第四节沥青路面的4.2高级路面中的表4.2.1“沥青混合料类型的选择（方孔筛）”，采用三层沥青面层，表面层采用抗滑表层（厚度为4cm），中面层采用中粒式密级配沥青混凝土（厚度5cm），下面层采用粗粒式密集配沥青混凝土（9cm）.各层材料的抗压模量与劈裂强度。
抗压模量取20度的模量，各值均取规范给定的中值，细粒式沥青混凝土为1400MPa,中粒式沥青混凝土为1200MPa，粗粒式沥青混凝土为1000MPa,水泥碎石为1500MPa，石灰土为550MPa，各层材料的劈裂强度：
细粒式为14MPa,中粒式为1.0，粗粒式为0.8MPa，水泥稳定碎石为0.5MPa，石灰土为0.225MPa.
土基回弹模量
该路段处于区为粉质土，稠度0.80，二级自然区划各土组土基回弹模量为33.5MPa
设计指标的确定。
设计弯沉值：
该公路为高速公路、公路等级系数为1.0面层是沥青混凝土面层系数为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：
各层材料的容许层底拉应力为
细粒式密集配沥青混凝土：
=0.091.0/1.0=2.71
=1.4/2.71=0.5166MPa
中粒式密集配沥青混凝土=0.091.0/1.0=2.71
=1.0/2.71=0.3690MPa
粗粒式密集配沥青混凝土：
=0.091.1/1.0=2.99
=0.8/2.995=0.2676MPa
水泥碎石：
=0.35/1.0=1.92
=0.5/1.92=0.2604MPa
石灰土：
=0.45/1.0=2.47
=0.225/2.47=0.0910MPa
设计资料总结：
设计弯沉值为19.87（0.01mm）相关设计资料如下表所示：
材料名称
h/cm
15度模量
20度模量
劈裂强度/MPa
容许拉应力/MPa
细粒式沥青混凝土
3
1800
1400
1.4
0.5166
中粒式沥青混凝土
6
1600
1200
1.0
0.3690
粗粒式沥青混凝土
9
1200
1000
0.8
0.2676
水泥碎石
18
1500
0.5
0.2604
石灰土
18
550
0.225
0.0910
土基
425
—
（7）确定石灰土的土层厚度
通过计算机设计计算得到石灰土的厚度为实际路面结构的路表实测弯沉值为26.49（0.01mm）沥青面层的层底的均受压应力，水泥碎石层底的是大拉应力为-0.026＜0.2203MPa
石灰土层底最大拉应力为0.0111MPa＜0.0751MPa。
上述设计结果满足设计要求。
**************************
*新建路面设计成果文件汇总*
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轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算
序号车型名称前轴重（kN）后轴重（kN）后轴数后轴轮组数后轴距（m）交通量
1东风SP9135B20.172.62双轮组>3300
2五十铃NPR59523.5441双轮组350
3江淮HF140A18.941.81双轮组400
4江淮HF15045.1101.51双轮组406
5东风KM34024.667.81双轮组531
6黄河JN16358.61141双轮组368
7五十铃EXR181601003双轮组>3530
8三菱FR41530511双轮组200
设计年限15车道系数.4
序号分段时间（年）交通量年增长率
1510％
2108％
当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时:
路面竣工后第一年日平均当量轴次:
3652
设计年限内一个车道上累计当量轴次:
1.546878E+07
当进行半刚性基层层底拉应力验算时:
路面竣工后第一年日平均当量轴次:
3442
设计年限内一个车道上累计当量轴次:
1.457929E+07
公路等级高速公路
公路等级系数1面层类型系数1基层类型系数1
路面设计弯沉值:
21.9（0.01mm）
层位结构层材料名称劈裂强度（MPa）容许拉应力（MPa）
1细粒式沥青混凝土1.4.41
2中粒式沥青混凝土1.29
3粗粒式沥青混凝土.8.21
4石灰粉煤灰碎石.6.28
5石灰土.25.09
6天然砂砾
新建路面结构厚度计算
公路等级:
高速公路
新建路面的层数:
6
标准轴载:
BZZ-100
路面设计弯沉值:
21.9（0.01mm）
路面设计层层位:
4
设计层最小厚度:
15（cm）
层位结构层材料名称厚度（cm）抗压模量（MPa）抗压模量（MPa）容许应力（MPa）
（20℃）（15℃）
1细粒式沥青混凝土314002000.41
2中粒式沥青混凝土412001600.29
3粗粒式沥青混凝土69001200.21
4石灰粉煤灰碎石2015001500.28
5石灰土25550550.09
6天然砂砾15150150
7土基36
按设计弯沉值计算设计层厚度:
LD=21.9（0.01mm）
H（4）=25cmLS=23.7（0.01mm）
H（4）=30cmLS=21.3（
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