沥青路面结构验算.docx

1、沥青路面结构验算新建路面结构设计指标与要求设计要素3.2.1设计基准期应符合表3.2.1规定。表3.2.1路面设计基准期道路等级路面类型沥靑路面水泥混凝十路面砌块路面快速路15年30年一主干路15年30年一次干路15年20年支路10年20年10年(20年)注：砌块路而采用混凝土预制块时，设计基准期为10年.采用石材为20年。3.2.2标准轴载应符合下列规定：1路面设计应以双轮组单轴载100kN为标准轴载，以BZZ-100表示。标准轴载的 计算参数应符合表3.2.2的规定。表3.2.2标准轴载计算参数标准轴载BZZ-100标准轴载代kN) 100轮胎接地压强优MPa) 0.70单轮传斥面肖最圆直

2、径d：cm)21 30两轮中心距(cm) 152设计交通最的计算应将不同轴载的各种午辆换算成BZZ-100标准轴载的当最 轴次。大型公交车比例较高的道路或公交专用道的设计，可根据实际情况，经论证 选用适当的轴载和计算参数。323沥青路面轴载换算和设计交通量应符合下列规定：1沥青路而以设计弯沉值、沥青层剪应力和沥青层层底拉应变为设计指标时，齐种轴载换算成标准轴载P的当最轴次M应按下式计算：435PNCCnP口 (3.23-1)式中：Na_以设计弯沉值、沥青层剪应力和沥青层层底拉应变为设计指标时的 当量轴次(次/d)；n,被换算车型的各级轴载作用次数(次/d):P标准轴载(kN)：P.被换算车型的

3、各级轴载(kN)：C被换算车型的轴数系数；6被换算-车型的轮组系数，双轮组为1.0,单轮组为6.4,四轮组为0.38；K 被换算车型的轴载级别。当轴间距大于3m时，应按一个单独的轴载计算；当轴间距小于3m时，双轴或多 轴的轴数系数应按下式计算：C1 =1+1.2 (/71) (3.23-2)式中：m轴数。2沥青路而当以半刚性基层层底拉应力为设计指标时，各种轴载换算成标准轴载P的当量轴次M应按下式计算：Ssi 12()K/P N CCnP 口 口 (3.23-3)城鎖迫路路面设计规范展本规定10式中：Ns一以半刚性基层的拉应力为设计指标时的当量轴次(次/):C被换算车型的轴数系数；2 CD 被换

4、算车型的轮组系数，双轮组为1.0,单轮组为18.5,四轮组为0.09 o以拉应力为设计指标时，双轴或多轴的轴数系数应按式下式计算：C1=l+2(/n-l) (3.23-4)3应根据预测交通星，考虑各种车型的交通组成(或比例)，将不同车型的轴 载换算成标准轴载的当量轴次，求得营运第一年单向口平均当量轴次。4设计皐准期内交通最的年半均增长率应在项目可行性研究报告等资料基础 上，经研究分析确定。5沥青路而设计车道分布系数宜依据道路交通组成、交通管理情况，通过实地 调查确定，也可按表3.2.3选定。当上下行交通最或重车比例有明显差异时，可 区别对待，可按上下行交通特点分别进行厚度设计。表3.2.3设计

5、车道分布系数车道特征车道分布系数单向单车道1 00单向两车道065095单向三车道0 50-0.80单向四车道0 430 706沥青路面设计基准期内一个午道上的累计当量轴次应按下式计算：1(1)八365NND (3.23-5)式中：eN设计基准期内一个车道上的累计当量轴次(次/车道)：t设计基准期（年）；1/V 路而营运第一年单向门平均当量轴次（次/d）；设计基准期内交通星的年平均年增长率（）；设计车道分布系数。一、沥青路面结构设计指标沥青路而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

6、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变界水平暫级1标町靠度（%）959085低1.05-1.101.03-1.061.0-1.03屮1.06-1 101 03-1 06髙1如110二、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丁或等于道路表面的设计弯沉值，应满足下式要求：%広Zi式中：ya一历青路面可靠度系数；k 仑隙

7、中心处路表计算的弯沉侑（0.01mm）:A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：式中：了 一沥青层层底计算的最大拉应变：C d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：沧60 CR式中：61 刚性材料基层层底计算的最大拉应力（MPa）：西路面结构层半刚性材料的容许抗拉强度（MPa） o4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：旳7R式中：7m 历青而层计算的最大剪应力（MPa）：7R沥青面层的容许抗剪强度（MP 0三

8、、 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：Zi=600 /Ve03AAA式中:A一道路等级系数，快速路、主干路为1.0,次干路为1.1,支路为1.2；4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；A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、 沥青路而材料的容许拉应变介应按下列公式计算确定： *=0.15 E m1/3lO/4Nee-/4M = 4.84（ -0.69）Vb+乂式中：皿沥青泯合料空隙率与有效沥青含屋的函数；民沥青混合料20C动态回弹模量（MPa

9、）：U,有效沥青含量（）；14空隙率（） o五、 半刚性材料基层材料的容许抗拉强度应按下式计算：际咗口式中：6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（MPG ：K.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：KM35 Nt.0-11 Ac 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：Xsr=0.45 Ac 六、 沥青混合料结构层容许抗剪强度应按下式计算： 际】卡式中：S沥青混合料结构层

10、60。抗剪强度（MPa）：K抗剪强度结构系数，对一般行驶路段Kl.Z ACt对交义口和公交车停乍站缓慢制动路段KO39 Nf ls/Ac ；公交车停车站或交义口设计基准期内同一位置停车的累计当量轴次。七、路而质量验收时，应对沥青路而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：lo=（l；+ZR）哄式中：1。路段内实测路表弯沉代表值（0.01mm）:10路段内实测路表弯沉半均值（0.01mm）:S路段内实测路表弯沉标准差（0.01mm ）；Za一与保证率有关的系数，快速路、主干路厶=1.645,其它道路沥青

11、路而厶=1.5；Xi季节影响系数，可根据当地经验确定：/3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帚，计算道路表面弯沉检测标准值 厶 实测弯沉代表值应满足下式要求：i0 ld =600Ne_O34AA =6OOx（285xlO4）-02四、计算待求层厚度。1、求理论弯沉系数由公式(12-15)其中,21 3对于BZZTOO: P = 0.7MPa, = = 10.65cm= 003cm =0.03 =2x0.7x10.651200q xl.630 3S(30.7.2000x10.65=q = 4.782、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：细

12、粒式沥青混凝土 3cmEly = 1200MPa 1 = 3cm中粒式沥青混凝土 5cm粗粒式沥青混凝土 7cmE2y = 800MPa HEo = 27MPa 粉煤灰三渣h? E? = 600MPa天然沙砾hs E3 = 160MPa土基 Eo = 27.O14Pa计算H：T = 1o5=o-282:8001200= 0.667昱=2LE2y 800= 0.0338査课本图 12-10 得a=8.2； Ki =1.35査课本图 12-10 得= 6.10=H =6.10xl0.65 = 64.97(cm)6由：H = 1虽+%嗔兀+b ?河瓦+%?河瓦= H= 5 + 7 2800/1000

13、+11/600/1000+1132160/1000 = 64.97=0.80811,+ 0.4661 =53.591取垫层厚度lb为50cm,得h?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CTrq一沥青混凝土或半刚性基层的劈裂强度:$ 一抗拉强度的结构系数:对沥青混凝土层的抗拉强度系数，Ks =0.09Nc/A对于无机结合料稳定集料类的抗拉强度系数，Ks = O.35Neoll/A=KS = O.35(2.85xlO6)011 /1.0 = 1.795粉煤灰三渣层的容许拉应力% K.-=4 -0.223(MPa)1.795(由课本，均采用15C时的

14、抗斥回弹模最计算)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-粗粒式沥青混凝土 7cm粉煤灰三渣h? E2 = 60014Pa天然沙砾hj E3-160MPa土基 Eo = 27.O14PaEly = 1800MPa = 3cmE3y = 1600MPa HE0 = 27MPaH = 1. + 1押耳3 / 兀 + h/TEu += H= 5 + 7 汝200/1600 + 38600/16OO + 50旳60H600 = 26.7cm- = = 0.28, 电二 1 = 089, -2_ = - = 0.0175

15、10.65 R 1800 1600查图12-18得，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:细粒式沥青混凝土 3cm中粒式沥青混凝土 5cmElv = 1600MPa 比粗粒式沥青混凝土 7cm7= E2y = 1200MPa H2粉煤灰三渣h? E2 = 60014Pa天然沙砾hs E3-160MPaE0 = 27MPa土基 Eo = 27.O14Pa= H1= 5+3x0800/1600=8.09cmH? = 1、3 + 屮典 /Ej3 +1屮3耳 /耳3 n H2 = 7 + 38老600/1200+ 50数60/1200=29.92cmH, 8.09 Hr 2

16、9.92 E，y 1200 Eo 27 = =0.76 = = 2.81 9 = =0.75 = = 0.02256 10.65 6 10.65 E 1600 E. 1200丄y -y査图12-18得，H50,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：细粒式沥青混凝土 3cm中粒式沥青混凝土 5cm-粗粒式沥青混凝土 7cm粉煤灰三渣h? E3 = 60014Pa 天然沙砾hj E3-160MPa土基 Eo = 27.O14PaEly = 1200MPa HE.=600MPa H2yE0 = 27MPaH严 治 +悅鸭2 /

17、片3 +hnVEn /吗=Hj= 7 + 5x1600/1200 + 3x1800/1200 = 15 7011H2 = h2 +h3E3/E2 H2 = 38+50160/600 =49.5cm査图 12-18得,o = 0.15 x m =1.15、叫= 0.55= 7n6 = 0.7 amjin, = 0.7 x0.15x1.15x0.55 = 0.066MPa % = 0.7 a9111112 = 0.7x0.1xl.0x0.4 = 0.028MPa H= 5 + 7 x 2的00)600 + 38 x 列600 / 600 + 50 x 迪60 / 600 = 7&3cm査图 12-

18、21、12-22 得:b(03) = 1.126 , = 1.032, p2 =0.980(03) = 0.417, =1.06, y2 = 0.94n rm(0.3)=卩 琮(0 2) = rm(0.3) +1.3( f - 0.3) p = 0.29 +1.3 x (0.2 -0.3)x0.7 = 0.199MPa= Oj (0.2) = 5 (0.3) + 0.46( f - 0.3) p = 0.80 + 0.46 x (0.2 - 0.3) x 0.7 = 0.768MPa 破坏面上可能发生的剪应力ra：= q(0.2)= rm(0.2)cos?= 0.199 x cos 34 =

19、0.165MPa路标轮缘处(D点)容许剪应力氐：= (0.2) = 5 (0.2) - rm(0.2)(1+sin cp) = 0.768-0.199x(1+sin 34) = 0.458MPa乂 r= c+ ataii= 0.3 +0.458tail34 =0.61MPaK 如=Ne015 x 罟=(2.85X1O6)015 x 竽=3.08故满足要求!=rR = = 0.199MPa r (0.2) = 0.165MPa S 3.072、紧急制动时(f = 0.5 )：最大剪应力、最大床应力：= 咕(0.5) = rm(0.3) +1.3( f-0.3)p = 0.29 +1.3x (0.

20、5 -0.3) x0.7 = 0.472MPa= (0.5) = 5 (0.3) + 0.46( f - 03) p = 0.80 + 0.46 x (0.5 - 03) x0.7 = 0.864MPa破坏面上可能发生的剪应力ra：= ra(0.5)= rm(0.5)cos= 0.472 x cos 34 = 0.39 IMP a路标轮缘处(D点)容许剪应力氐：= 6(0.5) = q(0.5) - rm(0.5)(l + sin) = 0.864 - 0.472 x(l + sin34) = 0.128MPa r = c+ rtai】0= 0.6 + 0.128 tan 34 = 0.686MPaKrR =T 0.686一 一 0.572MPa r (0.5) 一 0.391MPaK 1.2故路面结构能满足紧急制动的耍求!