沥青路面设计指标计算.docx

1、沥青路面设计指标计算a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：式中： 沥青路面可靠度系数；轮隙中心处路表计算的弯沉值（0.01）；路表的设计弯沉值（0.01）；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式中： 沥青层层底计算的最大拉应变； t1 / 13a m RmRa m RmR10M 1 沥青层材料的容许拉应变。R3 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： 式中： 半刚性材料基层层底计算的最大拉应力（）；路面结构层半刚性材料的容许抗拉强度（）。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

3、度，应满足下 式要求：式中： 沥青面层计算的最大剪应力（）；沥青面层的容许抗剪强度（）。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：6000.2式中 ： 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； 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；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 应按下列公式计算确定：R =0.15E R1/3 / 4 / 4M 4.84（VbVbVa0.69）式中： M 沥青混合料空隙

4、率与有效沥青含量的函数； 沥青混合料20动态回弹模量（）；有效沥青含量（% ）；空隙率（% ）。2 / 13s= ；r = l五、 半刚性材料基层材料的容许抗拉强度应按下式计算： R sKs式中： 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（）；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：K 0.35 0.112） 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 0.45 0.11六、 沥青混

5、合料结构层容许抗剪强度应按下式计算： R sKr式中： 沥青混合料结构层60C 抗剪强度（）；s抗剪强度结构系数，对一般行驶路段1.2 对交叉口和公交车停车站 缓慢制动路段K 0.39 0.15 ；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：l （l Z S ） K K 0 0 a 12式中： l 路段内实测路表弯沉代表值（0.01）； 0 0路段内实测路表弯沉平均值（0.01）；3 / 13S 路段内实测路表弯沉

6、标准差（0.01）；与保证率有关的系数，快速路、主干路 =1.645，其它道路沥青路面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，实测弯沉代表值应满足下式要求：l0la式中：路表面弯沉检测标准值（0.01），按最后确定的路面结构厚度与材料 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50 时，可不进行温度修

7、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13 为一评定路段。检测频率视道路等级每车道每 1050m 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。4 / 1312ip为轴数；mt 沥青混凝土路面的结构设计一、标准轴载换算标准轴载计算参数（100）标准轴载P KN 轮胎接地压强P MPa 1000.7单轮压面当量直径d cm 两轮中心距 cm 21.301.5d根据公式（12-30）N k i 1pc c n ( i ) 4 . 35pnipi各级轴载作用次数； 标准轴载； 被换算车型的各

8、级轴载；c1轴数系数，c 1 1.（2m 1） c 12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（）次数/日c1c2标准轴次/日江淮 6600黄海 680北京 130东风 140黄海 163东风 925506070809010030020030040049920011111111111114.7109518421.6764388563.57666297151.530981315.540756200总计根据公式（12-31） N e 1 1 365 865.4275468N （ 车道系数，取值0.45） 1推算设计年限期末一个车道上的累计当量轴次Ne，。5 /

9、13得：Ne= 1 0.04 15 1 365 0.04 865.43 0.45 =2846290=285（万次）二、路面结构方案 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？ 土基方案二：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土基路面材料设计参数如下： 抗压回弹模高温时参数材料名称20量15劈裂强度（）15 ()C () 细粒式沥青混 凝土120018001.2 7500.3 34中粒式沥青混1016 0.9 6006 / 13 0p2000 10

10、.650.7凝土粗粒式沥青混 凝土008000012000.6 500粉煤灰三渣 天然沙砾土基600160270.460016027三、确定路面设计弯沉值。查表得：Ac公路等级系数，取1.0AsAb路面类型系数，取1.0路面结构类型系数，取1.0 l 600 N de 0.2A A A 600 285 104 0.2 1 1 1 30.7(0.01mm) c s b四、计算待求层厚度。 1、求理论弯沉系数 由公式（12-15）l s2 p E1 Fl其中， l F 1.63 s 2000 0.38 E 0.36对于100: p 0.7 MPa ， 21.3 10.65cm2l l 0.03cm

11、 0.03 d s2 0.7 10.65 1200 1.63l 30.7 0.38 21 0.36 4.78l2、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 / 1322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 7cmE 1200 MPa1yh 3cm11粉煤灰三渣 h2E 600 MPa2 E2 y 800 MPaH天然沙砾 h E 160 MPa3 3E 27 MPa0土基E 27.0 MPa0计算H：h11 310.65 0.282 ；E2 yE1 y800 0.667 ；1200E 27o 0.0338E 8002 y查课本图 12-10

12、得 a 8.2 ； K 1.351 4.78K l K 0.43 K 8.2 1.351查课本图 12-10 得H 6.10 H 6.10 10.65 64.97( cm)由： H h h 12 132.4E / E h 13 12 22.4E / E h 2 12 32.4E / E3 12 H 5 72.4800 /1000 h22.4600 /1000 h32.4160 /1000 64.97 0.808 h 0.466 h 53.5912 3取垫层厚度 h 为50，得 h 为37.5，取38。3 2五、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根据公式（12-34） R

13、 KsS s沥青混凝土或半刚性基层的劈裂强度；K 抗拉强度的结构系数； S对沥青混凝土层的抗拉强度系数， K 0.09NSe0.22/ Ac8 / 13 S R1 S R2 S R3 0.09(2.85 10 6 ) 0.22 1 K 2.368 1.0 细粒式 1.2 s 0.507( MPa) K 2.368 S 0.09(2.85 10 6 ) 0.22 1 K 2.368 1.0 中粒式 0.8 s 0.338( MPa) K 2.368 S 0.09(2.85 10 6 ) 0.22 1.1 K 2.605 1.0 粗粒式 0.6 s 0.230( MPa ) K 2.605 S对于

14、无机结合料稳定集料类的抗拉强度系数， K 0.35NSe0.11/ Ac K 0.35(2.85 10 6 ) 011 /1.0 1.795 S粉煤灰三渣层的容许拉应力 R4 KsS0.4 0.223( MPa ) 1.795（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 5cm粗粒式沥青混凝土 7cmE 1800 MPa h 3cm 1y 11粉煤灰三渣 h2E 600 MPa2 E2y 1600 MPaH天然沙砾 h E 160 MPa3 3E 27 MPa0土基E 27.0

15、MPa0H h h 12 130.9E / E1312 h20.9E / E212 h30.9E / E312 H 5 70.91200 /1600 38 0.9600 /1600 50 0.9160 /1600 26.7cmh11 310.65 0.28 ，E2 yE1 y1600 E 27 0.89 ， o 1800 E 16002 y 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。9 / 132 y2 y3、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 5cm 粗粒式沥青混凝土 7cm粉煤灰三渣

16、 h E 600 MPa2 2 E 1600 MPa1yE 1200MPa2yH1H2天然沙砾 h3E 160 MPa3E 27 MPa0土基E 27.0 MPa0H h h 1 12 114E / E11 12 H 5 3 4 11800 /1600 8.09cmH h h 2 13 20.9E / E h 2 13 30.9E / E H 7 38 0.9 3 13 2600 /1200 50 0.9160 /1200 29.92cmH 8.09 H 29.92 E 1200 E 27 1 0.76 ， 2 2.81 ， 0.75 ， o 10.65 10.65 E 1600 E 1200

17、1 y 2 y 0.0225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。 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 E 600 MPa2 2 E 1200 MPa1yE 600 MPa2 yH1H2天然沙砾 h3E 160 MPa3E 27 MPa0土基E 27.0 MPa0H h h 1 13 124E / E h 12 13 114E / E H 7 5 4 1600 /1200 3 4 1800 /1200 15.7cm 11 13 1H h h 2

18、 2 30.9E / E H 38 500.9 3 2 2160 / 600 49.5cmH 15.7 H 49.5 E 600 E 27 1 1.47 ， 2 4.65 ， 0.5 ， o 10.65 10.65 E 1200 E 6001 y 2 y查图12-18得， 0.15 、 m 1.15 、 m 0.551 210 / 13 0.0452 y m3 0.7 m m 0.7 0.15 1.15 0.55 0.066 MPa 1 2 0.230( MPa ) R35、确定粉煤灰三渣底部的弯拉应力。 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

19、青混凝土 7cm粉煤灰三渣 h E 600 MPa2 2E 160 MPa天然沙砾 h33 E 600 MPa1yE 160 MPa2 yE 27 MPa0HH12土基E 27.0 MPa0H h h 1 2 134E / E h 13 2 124E / E h 12 2 114E / E11 2 H 38+ 7 4 1200 / 600 5 4 1H h H 50 cm2 3 21600 / 600 3 41800 / 600 56.7cmH 56.7 H 50 E 160 E 27 1 5.32 ， 2 4.70 ， 0.27 ， o 10.65 10.65 E 600 E 1601 y

20、2 y查图12-19得， 0.2 m 1.06 m 0.881 2 0.169 m4 0.7 m m 0.7 0.1 1.0 0.4 0.028 MPa 0.223( MPa ) 1 2 R4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。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 E 600 MPa2 2 E 750 MPav1E 600 MPav 23cmH天然沙砾 h3E 160 MPa3E 27 MPa0土基E 27.0 MPa0H h h 12 132.4Ev13/ Ev12 h22.

21、4E / Ev 2 v12 h32.4E / Ev 3 v12 H 5+ 7 2.4500 / 600 38 2.4600 / 600 50 2.4160 / 600 78.3cmh 310.65H 78.3 E 600 E 27 0.28 ， 7.35 ， v 2 0.8 ， o 0.045 10.65 E 750 E 600v1 v 211 / 13查图12-21、12-22得： (0.3) 1.126 ， 1 1.032 ， 0.9802 m(0.3) 0.417 ， 1 1.06 ， 2 0.94 m(0.3) p m(0.3) 1 2 0.7 0.417 1.06 0.94 0.29

22、 MPa (0.3) p (0.3) 1 0.7 1.126 1.032 0.98 0.80 MPa 1 21、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 0.3) 0.7 0.199 MPa (0.2) (0.3) 0.46( f 0.3) p 0.80 0.46 (0.2 0.3) 0.7 0.768 MPa 1 1破坏面上可能发生的剪应力 ：a a(0.2) m(0.2) cos 0.199 cos340 0.165 MPa路标轮缘处（D点）容许剪应力 ：R (0.2) (

23、0.2) (0.2)(1 sin ) 0.768 0.199 (1 sin 34 0 ) 0.458 MPa 2 1 m又 c tan 0.3 0.458tan 34 0 0.61MPaKv (0.2) Ne0.15 0.33 (2.85 106)0.150.33 3.081 R K v (0.2) 0.613.07 0.199 MPa a(0.2) 0.165 MPa故满足要求！2、紧急制动时（ f 0.5 ）：最大剪应力、最大压应力： (0.5) (0.3) 1.3( f 0.3) p 0.29 1.3 (0.5 0.3) 0.7 0.472 MPa m m (0.5) (0.3) 0.4

24、6( f 0.3) p 0.80 0.46 (0.5 0.3) 0.7 0.864 MPa 1 1破坏面上可能发生的剪应力 a： a(0.5) m(0.5) cos 0.472 cos340 0.391 MPa路标轮缘处（D点）容许剪应力 ：R12 / 13 (0.5) (0.5) 2 1m(0.5)(1 sin ) 0.864 0.472 (1 sin 340) 0.128 MPa c tan 0.6 0.128 tan 340 0.686 MPaKv (0.5) 1.2 1.2 R 0.686 0.572 MPa K 1.2v (0.5)a(0.5) 0.391MPa故路面结构能满足紧急制动的要求！13 / 13