现行公路沥青路面设计实例计算书汇总.docx

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现行公路沥青路面设计实例计算书汇总

现行公路沥青路面设计实例计算书汇总

内容提要配合《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2017）和已发行的《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2011）的有关内容，东南大学编制了《公路路面设计程序系统》（HPDS2017），本文仅对其中公路沥青混凝土路面设计的实例计算进行详细汇总，供设计人员参考。

关键词公路沥青混凝土路面设计实例计算汇总

0前言

《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2017）的设计方法与前规范有很大不同，为使设计人员较快掌握与之配套的《公路路面设计程序系统》（HPDS2017），特编本实例计算详细汇总。

表1现行公路沥青路面设计实例计算书汇总表

序号

名称

1

新建二级公路计算书

2

新建一级公路计算书

3

新建高速公路计算书

4

改建高速公路计算书

5

改建路段留用路面顶面当量回弹模量计算书（二级公路）

6

路段内实测路表弯沉代表值计算书（二级公路）

7

路段内实测路表弯沉代表值计算书（高速公路）

1新建二级公路计算书

（1）新建二级公路计算书:

一、交通量计算

公路等级二级公路

目标可靠指标1.04

初始年大型客车和货车双向年平均日交通量（辆/日）900

路面设计使用年限（年）12

通车至首次针对车辙维修的期限（年）12

交通量年平均增长率5.5％

方向系数.55

车道系数1

整体式货车比例45％

半挂式货车比例25％

车辆类型2类3类4类5类6类7类8类9类10类11类

满载车比例.1.41.120.38.59.32.47.41.42

初始年设计车道大型客车和货车年平均日交通量（辆/日）495

设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量（辆）2960466

路面设计交通荷载等级为轻交通荷载等级

当验算沥青混合料层疲劳开裂时:

设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数为7500888

当验算无机结合料稳定层疲劳开裂时:

设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数为5.4079E+08

当验算沥青混合料层永久变形量时:

通车至首次针对车辙维修的期限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数为7500888

当验算路基顶面竖向压应变时:

设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数为1.27154E+07

二、路面结构设计与验算

路面结构的层数:

5

设计轴载:

100kN

路面设计层层位:

4

设计层起始厚度:

200（mm）

层位结构层材料名称厚度模量泊松比无机结合料稳定类材沥青混合料车辙试验

（mm）（MPa）料弯拉强度（MPa）永久变形量（mm）

1细粒式沥青混凝土409500.251.5

2中粒式沥青混凝土509000.252.5

3中粒式沥青混凝土509000.252.5

4级配碎石?

600.35

5级配碎石200250.35

6新建路基40.4

------沥青混合料层疲劳开裂验算------

设计层厚度H（4）=200mm

季节性冻土地区调整系数KA=1

疲劳加载模式系数KB=.792

温度调整系数KT1=1.248

沥青混合料的沥青饱和度VFA=70%

沥青混合料层层底拉应变ε=99.4×10-6

沥青混合料层疲劳开裂寿命NF1=1.267814E+07轴次

设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数NZB1=7500888轴次

沥青混合料层疲劳开裂验算已满足设计要求.

------路基顶面竖向压应变验算------

设计层厚度H（4）=250mm

温度调整系数KT3=1.106

设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数NZB4=1.27154E+07轴次

路基顶面竖向压应变ε=304×10-6

路基顶面容许竖向压应变EZR=310×10-6

路基顶面竖向压应变验算已满足设计要求.

------沥青混合料层永久变形量验算------

沥青混合料层永久变形等效温度TPEF=24.2℃

通车至首次针对车辙维修的期限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数NZB3=7500888轴次

沥青混合料层永久变形验算分层数N=6

第1分层沥青混合料永久变形量RAI

（1）=.53mm

第2分层沥青混合料永久变形量RAI

（2）=1.06mm

第3分层沥青混合料永久变形量RAI（3）=1.37mm

第4分层沥青混合料永久变形量RAI（4）=.95mm

第5分层沥青混合料永久变形量RAI（5）=.53mm

第6分层沥青混合料永久变形量RAI（6）=.57mm

沥青混合料层永久变形量RA=5.01mm

沥青混合料层容许永久变形量RAR=15mm

沥青混合料层永久变形量满足规范要求.

第1层沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求为5139次/mm

第2层沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求为2412次/mm

第3层沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求为2412次/mm

通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改,

最后得到路面结构设计结果如下:

----------------------------------------

细粒式沥青混凝土40mm

----------------------------------------

中粒式沥青混凝土50mm

----------------------------------------

中粒式沥青混凝土50mm

----------------------------------------

级配碎石250mm

----------------------------------------

级配碎石200mm

----------------------------------------

新建路基

计算设计路面结构的验收弯沉值:

干湿循环或冻融循环条件下路基土模量折减系数KAT=.8

路基顶面验收弯沉值LG=373.5（0.01mm）

路表验收弯沉值LA=44.6（0.01mm）

（2）新建二级公路的输入数据文件：

2121.04

1212900.5515.54525

.1.41.120.38.59.32.47.41.42

5420010

.8

0103

01

03

细粒式沥青混凝土

409500.2501.5

0102

01

02

中粒式沥青混凝土

509000.2502.5

0102

01

02

中粒式沥青混凝土

509000.2502.5

1002

10

02

级配碎石

200600.3500

1002

10

02

级配碎石

200250.3500

40.4

11.31.31.22270

（3）新建二级公路数据输入软件界面的全过程

1）沥青路面设计与验算程序（HAPDS）主窗口

2）交通参数输入窗口

3）沥青路面结构的参数输入窗口

4）路面结构验算公共参数输入窗口

5）显示的数据文件（输入的数据文件）

6）设计计算的成果文件（新建二级公路.txt，中间文件）

7）您还打算进行修改吗？

（界面）

8）路面厚度修改窗口

9）公路路面设计与验算已完成（界面）

10）查看的文件名（经修改后的新建二级公路.txt，最终的设计计算书）

2新建一级公路计算书

（1）新建一级公路计算书:

一、交通量计算

公路等级一级公路

目标可靠指标1.28

初始年大型客车和货车双向年平均日交通量（辆/日）2400

路面设计使用年限（年）15

通车至首次针对车辙维修的期限（年）15

交通量年平均增长率6.5％

方向系数.55

车道系数.5

整体式货车比例35％

半挂式货车比例45％

车辆类型2类3类4类5类6类7类8类9类10类11类

满载车比例.08.34.1.44.31.54.36.46.390

初始年设计车道大型客车和货车年平均日交通量（辆/日）660

设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量（辆）5825484

路面设计交通荷载等级为中等交通荷载等级

当验算沥青混合料层疲劳开裂时:

设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数为1.44086E+07

当验算无机结合料稳定层疲劳开裂时:

设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数为9.438057E+08

当验算沥青混合料层永久变形量时:

通车至首次针对车辙维修的期限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数为1.44086E+07

当验算路基顶面竖向压应变时:

设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数为2.427535E+07

二、路面结构设计与验算

路面结构的层数:

5

设计轴载:

100kN

路面设计层层位:

4

设计层起始厚度:

180（mm）

层位结构层材料名称厚度模量泊松比无机结合料稳定类材沥青混合料车辙试验

（mm）（MPa）料弯拉强度（MPa）永久变形量（mm）

1细粒式沥青混凝土4011000.251.5

2中粒式沥青混凝土5010000.252.5

3中粒式沥青混凝土5010000.252.5

4水泥稳定碎石?

7500.251.4

5水泥稳定碎石1807500.251.4

6新建路基60.4

------第4层无机结合料稳定层疲劳开裂验算------

设计层厚度H（4）=180mm

季节性冻土地区调整系数KA=.8

温度调整系数KT2=.979

现场综合修正系数KC=-.24

第4层层底拉应力σ=.077MPa

第4层无机结合料稳定层疲劳开裂寿命NF2=3.119286E+11轴次

设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数NZB2=9.438057E+08轴次

第4层无机结合料稳定层疲劳开裂验算已满足设计要求.

------第5层无机结合料稳定层疲劳开裂验算------

设计层厚度H（4）=180mm

季节性冻土地区调整系数KA=.8

温度调整系数KT2=.979

现场综合修正系数KC=-1.157

第5层层底拉应力σ=.252MPa

第5层无机结合料稳定层疲劳开裂寿命NF2=1.028473E+09轴次

设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数NZB2=9.438057E+08轴次

第5层无机结合料稳定层疲劳开裂验算已满足设计要求.

------沥青面层低温开裂指数验算------

路面所在地区低温设计温度TSJ=-29℃

表面层沥青弯曲梁流变试验蠕变劲度ST=100MPa

沥青结合料类材料层厚度HA=140mm

路基类型参数BLJ=2

沥青面层低温开裂指数CI=3条

沥青面层容许低温开裂指数CIR=3条

沥青面层低温开裂指数值满足规范要求.

------沥青混合料层永久变形量验算------

沥青混合料层永久变形等效温度TPEF=20.2℃

通车至首次针对车辙维修的期限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数NZB3=1.44086E+07轴次

沥青混合料层永久变形验算分层数N=6

第1分层沥青混合料永久变形量RAI

（1）=.43mm

第2分层沥青混合料永久变形量RAI

（2）=.89mm

第3分层沥青混合料永久变形量RAI（3）=1.26mm

第4分层沥青混合料永久变形量RAI（4）=.99mm

第5分层沥青混合料永久变形量RAI（5）=.67mm

第6分层沥青混合料永久变形量RAI（6）=.94mm

沥青混合料层永久变形量RA=5.18mm

沥青混合料层容许永久变形量RAR=15mm

沥青混合料层永久变形量满足规范要求.

第1层沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求为5139次/mm

第2层沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求为2412次/mm

第3层沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求为2412次/mm

验算路面结构防冻厚度:

路面结构最小防冻厚度500mm

验算结果表明,路面结构总厚度满足防冻要求.

通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改,

最后得到路面结构设计结果如下:

----------------------------------------

细粒式沥青混凝土40mm

----------------------------------------

中粒式沥青混凝土50mm

----------------------------------------

中粒式沥青混凝土50mm

----------------------------------------

水泥稳定碎石180mm

----------------------------------------

水泥稳定碎石180mm

----------------------------------------

新建路基

计算设计路面结构的验收弯沉值:

干湿循环或冻融循环条件下路基土模量折减系数KAT=.75

路基顶面验收弯沉值LG=233.4（0.01mm）

路表验收弯沉值LA=26.1（0.01mm）

（2）新建一级公路的输入数据文件：

1111.28

15152400.55.56.53545

.08.34.1.44.31.54.36.46.390

5418010

.75

0103

01

03

细粒式沥青混凝土

4011000.2501.5

0102

01

02

中粒式沥青混凝土

5010000.2502.5

0102

01

02

中粒式沥青混凝土

5010000.2502.5

0412

04

12

水泥稳定碎石

1807500.251.40

0412

04

12

水泥稳定碎石

1807500.251.40

60.4

.811.91870

500

-292100

（3）新建一级公路数据输入软件界面的全过程

1）沥青路面设计与验算程序（HAPDS）主窗口

2）交通参数输入窗口

3）沥青路面结构的参数输入窗口

4）沥青面层低温开裂指数验算的参数

5）路面结构验算公共参数输入窗口

6）显示的数据文件（输入的数据文件）

7）设计计算的成果文件（新建一级公路.txt，中间文件）

8）您还打算进行修改吗？

（界面）

9）路面厚度修改窗口

10）公路路面设计与验算已完成（界面）

11）查看的文件名（经修改后的新建一级公路.txt，最终的设计计算书）

3新建高速公路计算书

（1）新建高速公路计算书:

一、交通量计算

公路等级高速公路

目标可靠指标1.65

初始年大型客车和货车双向年平均日交通量（辆/日）14000

路面设计使用年限（年）15

通车至首次针对车辙维修的期限（年）15

交通量年平均增长率6.5％

方向系数.55

车道系数.5

整体式货车比例35％

半挂式货车比例45％

车辆类型2类3类4类5类6类7类8类9类10类11类

满载车比例.08.34.1.44.31.54.36.46.390

初始年设计车道大型客车和货车年平均日交通量（辆/日）3850

设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量（辆）3.398199E+07

路面设计交通荷载等级为特重交通荷载等级

当验算沥青混合料层疲劳开裂时:

设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数为8.405018E+07

当验算无机结合料稳定层疲劳开裂时:

设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数为5.505533E+09

当验算沥青混合料层永久变形量时:

通车至首次针对车辙维修的期限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数为8.405018E+07

当验算路基顶面竖向压应变时:

设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数为1.416062E+08

二、路面结构设计与验算

路面结构的层数:

5

设计轴载:

100kN

路面设计层层位:

4

设计层起始厚度:

320（mm）

层位结构层材料名称厚度模量泊松比无机结合料稳定类材沥青混合料车辙试验

（mm）（MPa）料弯拉强度（MPa）永久变形量（mm）

1细粒式沥青混凝土4011000.251.5

2中粒式沥青混凝土6010000.252.5

3粗粒式沥青混凝土8010000.252.5

4水泥稳定碎石?

7500.251.4

5水泥稳定碎石1807500.251.4

6新建路基80.4

------第4层无机结合料稳定层疲劳开裂验算------

设计层厚度H（4）=320mm

季节性冻土地区调整系数KA=.8

温度调整系数KT2=.957

现场综合修正系数KC=-1.157

第4层层底拉应力σ=.06MPa

第4层无机结合料稳定层疲劳开裂寿命NF2=3.373421E+10轴次

设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数NZB2=5.505533E+09轴次

第4层无机结合料稳定层疲劳开裂验算已满足设计要求.

------第5层无机结合料稳定层疲劳开裂验算------

设计层厚度H（4）=380mm

季节性冻土地区调整系数KA=.8

温度调整系数KT2=.929

现场综合修正系数KC=-1.419

第5层层底拉应力σ=.118MPa

第5层无机结合料稳定层疲劳开裂寿命NF2=5.755031E+09轴次

设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数NZB2=5.505533E+09轴次

第5层无机结合料稳定层疲劳开裂验算已满足设计要求.

------沥青面层低温开裂指数验算------

路面所在地区低温设计温度TSJ=-29℃

表面层沥青弯曲梁流变试验蠕变劲度ST=120MPa

沥青结合料类材料层厚度HA=180mm

路基类型参数BLJ=2

沥青面层低温开裂指数CI=2.7条

沥青面层容许低温开裂指数CIR=3条

沥青面层低温开裂指数值满足规范要求.

------沥青混合料层永久变形量验算------

沥青混合料层永久变形等效温度TPEF=20.8℃

通车至首次针对车辙维修的期限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数NZB3=8.405018E+07轴次

沥青混合料层永久变形验算分层数N=6

第1分层沥青混合料永久变形量RAI

（1）=1.28mm

第2分层沥青混合料永久变形量RAI

（2）=2.28mm

第3分层沥青混合料永久变形量RAI（3）=3.77mm

第4分层沥青混合料永久变形量RAI（4）=2.72mm

第5分层沥青混合料永久变形量RAI（5）=1.65mm

第6分层沥青混合料永久变形量RAI（6）=2.06mm

沥青混合料层永久变形量RA=13.76mm

沥青混合料层容许永久变形量RAR=15mm

沥青混合料层永久变形量满足规范要求.

第1层沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求为5139次/mm

第2层沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求为2412次/mm

第3层沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求为2412次/mm

验算路面结构防冻厚度:

路面结构最小防冻厚度500mm

验算结果表明,路面结构总厚度满足防冻要求.

通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改,

最后得到路面结构设计结果如下:

----------------------------------------

细粒式沥青混凝土40mm

----------------------------------------

中粒式沥青混凝土60mm

----------------------------------------

粗粒式沥青混凝土80mm

----------------------------------------

水泥稳定碎石380mm

----------------------------------------

水泥稳定碎石180mm

----------------------------------------

新建路基

计算设计路面结构的验收弯沉值:

干湿循环或冻融循环条件下路基土模量折减系数KAT=.8

路基顶面验收弯沉值LG=186.7（0.01mm）

路表验收弯沉值LA=16.1（0.01mm）

（2）新建高速公路的输入数据文件：

0111.65

151514000.55.56.53545

.08.34.1.44.31.54.36.46.390

5432010

.8

0103

01

03

细粒式沥青混凝土

40110