沥青路面的设计指标计算.docx

1、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

2、值应小于或等于道路表面的设计弯沉值，应满 足下式要求：alsld式中： a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：a t R tR 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：amR式中： m 半刚性材料基层层底计算的最大拉应力（ MPa）； R 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：a

3、mR式中： m 沥青面层计算的最大剪应力（ MPa）；R 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：-0.2ld=600 Ne-0.2Ac As Ab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 R 应按下列公式计算确定：R =0.15 E m-

4、1/310M / 4Nee-1 / 4M 4.8（4 Vb 0.69）Vb Va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 sR Ks式中： s 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

5、按下式计算：K sr =0.35 Nee0.11 Ac2） 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：K st =0.45 Nee0.11 Ac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 60C 抗剪强度（ MPa）；Kr抗剪强度结构系数， 对一般行驶路段 Kr=1.2 Ac；对交叉口和公交车停车站缓慢制动路段 K r =0.39 Np0.15 /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

6、处路表弯沉值，实测弯 沉代表值应按下式计算：l0 （l0 Za S）K1K2式中： l 0 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：l0 la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

7、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 1km3km 为一评定路段。检测频率视道路等级每车道每 10m50m 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 )

8、 i 1 p、标准轴载换算标准轴载 P KN100单轮压面当量直径 d cm21.30轮胎接地压强 P MPa0.7两轮中心距 cm1.5d标准轴载计算参数（ BZZ-100）k p i 4.35 N c1 c 2 n i ( )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， c1 1 1.（2 m 1） 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c1c2标准轴次 / 日江淮 AL6600503001114.71095184黄海 DD680602001121.67643885北京 BJ13

9、0703001163.57666297东风 EQ1408040011151.530981黄海 JN1639049911315.540756东风 SP92510020011200总计865.4275468根据公式（ 12-31） Ne 1 t 1 365N1 （ 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

10、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(MPa)C(MPa)细粒式沥青混12181.27500.334凝土0000中粒式沥青混10160.9600凝土0000粗粒式沥青混 凝土80012000.6500粉煤灰三渣6000.4600天然沙砾160160土基2727三、确定路面设计弯沉值查表得： Ac 公路等级系数，取 1.0As 路面类型系数，取 1.0Ab 路面结构类型系数，取 1.0ld 600Ne 0.2AcAs Ab 600 285 104 1 1 1 30.7(0.01mm)四、计算待求层厚度1、求理论弯沉系数 由公式（ 12-15 ）21

11、.3对于 BZZ-100: p 0.7MPa ， 21.3 10.65cm细粒式沥青混凝土 3cm中粒式沥青混凝土 5cmE1y 1200 MPa h11 3cm粗粒式沥青混凝土 7cm粉煤灰三渣 h 2 E2 600 MPa天然沙砾 h3 E3 160MPa土基 E0 27.0MPaE2y 800MPa HE0 27MPa计算H：查课本图 12-10 得 a 8.2； K1 1.35l4.78K1K2 0.432 8.2 1.35H查课本图 12-10 得 6.10 H 6.10 10.65 64.97(cm)由： H h12 h13 2.4 E13 / E12 h22.4 E2 /E12

12、h32.4 E3 / E12H 5 7 2.4 800/1000 h2 2.4 600/1000 h3 2.4 160/1000 64.970.808h2 0.466h3 53.591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KSR1KSR2KSR30.09(2.85 106)0.22 1 2.3681.0s 1.2 0.507(MPa)K S 2.3680.09(2.85 106)0.22 1 2.3681.0s 0.8s 0.3

13、38(MPa) KS 2.3680.09(2.85 106)0.22 1.1 2.6051.0s 0.6 0.230(MPa)K S 2.605对于无机结合料稳定集料类的抗拉强度系数，0.11KS 0.35N e0.11 / AcKS 0.35(2.85 106)011 /1.0 1.795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5cmE1y 1800MPa h11 3cm粗粒式沥青混凝土7cm粉煤灰三渣 h 2 E2600 MPaE2y 1600MPa H天

14、然沙砾 h3 E3160MPaE0 27MPa土基 E0 27.0MPah1110.65 0.28， E1y 1800 0.89，E2y 162070 0.017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：H1 h12 h114 E11/ E12 H1 5 3 4 1800/1600 8.09cmH2 h13 h20.9 E2 / E13 h30.9 E3 / E13 H2 7 380.9 600 /1200 500.9 160 /1200 29.92cm查图12-18得， 0 ，表明该层层底承受弯曲拉应

15、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：H1 h13 h124 E12 / E13 h114 E11 / E13 H1 7 5 4 1600 /1200 3 41800/1200 15.7cmH2 h2 h30.9 E3 / E2 H2 38 500.9160/ 600 49.5cmH115.710.651.47H249.510.654.65600 0.51200EoE2y276000.045m3 0.7 m1m2 0.7 0.15 1.15 0.55 0.066 MP a 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

16、为当量三层体系：H1 h2 h13 4 E13 / E2 h12 4 E12 /E2 h11 4 E11 / E2H1 38+ 7 4 1200 / 600 5 4 1600/ 600 3 41800/ 600 56.7cm H2 h3 H2 50cm查图 12-19得， 0.2m1 1.06m2 0.88m4 0.7 m1m2 0.7 0.1 1.0 0.4 0.028MPa 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。h12 h132.4 Ev13 / Ev12h22.4 Ev2 /Ev12h310.650.2878.310.657

17、.35Ev2Ev16007500.8，EoEv2276000.045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 ， 1 1.032， 2 0.980m(0.3) 0.417， 1 1.06 ， 2 0.94m(0.3) p m (0.3) 1 2 0.7 0.417 1.06 0.94 0.29MPa1(0.3) p (0.3) 1 2 0.7 1.126 1.032 0.98 0.80MPa 1、停车场、交叉口等缓慢制动处( f 0.2 时)： 最大剪应力、最大压应力：m(0.2) m(0.3) 1.3( f 0.3) p 0.29 1.3 (0.2

18、 0.3) 0.7 0.199MPa1(0.2) 1(0.3) 0.46( f 0.3)p 0.80 0.46 (0.2 0.3) 0.7 0.768MPa破坏面上可能发生的剪应力 a ：a (0.2) m(0.2)cos 0.199 cos340 0.165MPa路标轮缘处( D点)容许剪应力 R ：2(0.2) 1(0.2) m(0.2)(1 sin ) 0.768 0.199 (1 sin340 ) 0.458MPa又 c tan 0.3 0.458tan340 0.61MPa0.61R Kv(0.2) 30.0671 0.199MPa a(0.2) 0.165MPa 故满足要求！2、紧

19、急制动时( f 0.5 )：最大剪应力、最大压应力：m(0.5) m(0.3) 1.3( f 0.3)p 0.29 1.3 (0.5 0.3) 0.7 0.472MPa 1(0.5) 1(0.3) 0.46( f 0.3)p 0.80 0.46 (0.5 0.3) 0.7 0.864MPa破坏面上可能发生的剪应力 a ：a (0.5) m(0.5)cos 0.472 cos340 0.391MPa路标轮缘处（ D点）容许剪应力 R ：2(0.5) 1(0.5) m(0.5)(1 sin ) 0.864 0.472 (1 sin 340) 0.128MPac tan 0.6 0.128 tan 340 0.686 MPaK v(0.5)故路面结构能满足紧急制动的要求！2l 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：7 0.9 1200 /1600 380.9 600 /1600 500.9 160 /1600 26.7cm