沥青路面结构设计与计算书.docx

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沥青路面结构设计与计算书

沥青路面结构设计与计算书

1工程简介

本路段属于安图至汪清段二级公路.K0+000～K3+500，全线设计时速为60km/h的二级公路，路面采用60km/h的二级公路标准。

路基宽度为10m，行车道宽度为2×3.5m，路肩宽度为2×0.75m硬路肩、2×0.75土路肩。

路面设计为沥青混凝土路面，设计年限为12年。

路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载,以BZZ－100表示；根据沿线工程地质特征及结合当地筑路材料确定路面结构为：

路面的面层采用4cm厚细粒式沥青混凝土和6cm厚中粒式沥青混凝土，基层采用20cm厚水泥稳定碎石，底基层采用石灰粉煤灰土。

2土基回弹模量的确定

本设计路段自然区划位于Ⅱ3区，当地土质为粘质土，由《公路沥青路面设计规范（JTGD50-2004）》表F.2查得，土基回弹模量在干燥状态取39Mpa,在中湿状态取34.5Mpa.

3设计资料

（1）交通量年增长率：

5%设计年限：

12年

（2）初始年交通量如下表：

车型

前轴重（kN）

后轴重（kN）

后轴数

后轴轮组数

后轴距（m）

日交通量（辆/d）

解放CA10B

19.4

60.85

1

双

578

黄河JN150

49

101.6

1

双

210

尼桑CK20L

49.85

100

1

双

330

交通SH141

25.55

55.1

1

双

126

太脱拉138

51.4

80

2

双

1.32

41

东风EQ140

23.7

69.2

1

双

20

南阳351

48.7

97.3

1

双

25

。

4设计任务

4.1沥青路面结构组合设计

4.2沥青路面结构层厚度计算，并进行结构层层底拉应力验算

4.3绘制沥青路面结构图

5沥青路面结构组合设计

5.1路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载,以BZZ－100表示。

标准轴载计算参数如表10－1所示。

标准轴载

BZZ－100

标准轴载

BZZ－100

标准轴载P（KN）

100

单轮传压面当量圆半径δ（cm）

10.65

轮胎接地压强P（Mpa）

0.7

两轮中心距（cm）

3.0δ

5.1.1以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次

5.1.1.1轴载换算

轴载换算采用如下的计算公式：

，

，计算结果如下表所示。

轴载换算结果表（弯沉）

车型

（KN）

解放CA10B

前轴

19.4

1

6.4

578

后轴

60.85

1

1

578

黄河JN150

前轴

49

1

6.4

210

60.360

后轴

101.6

1

1

210

225.013

尼桑CK20L

前轴

49.85

1

6.4

330

102.220

后轴

100

1

1

330

330.000

交通SH141

前轴

25.55

1

6.4

126

2.132

后轴

55.1

1

1

126

9.427

太脱拉138

前轴

51.4

1

6.4

41

14.510

后轴

80

2.2

1

41

34.170

东风EQ140

前轴

23.7

1

6.4

20

后轴

69.2

1

1

20

4.032

南阳351

前轴

48.7

1

6.4

25

6.996

后轴

97.3

1

1

25

22.194

811.054

注：

轴载小于25KN的轴载作用不计

5.1.1.2累计当量轴次

根据设计规范，二级公路沥青路面设计年限取12年，车道系数η=0.7，

=5.0%

累计当量轴次：

次

5.1.2验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次

5.1.2.1轴载验算

验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为：

轴载换算结果表（半刚性基层层底拉应力）

车型

（KN）

（次/日）

解放CA10B

前轴

19.4

1

18.5

578

后轴

60.85

1

1

578

10.865

黄河JN150

前轴

49

1

18.5

210

后轴

101.6

1

1

210

238.434

尼桑CK20L

前轴

49.85

1

18.5

330

后轴

100

1

1

330

330.000

交通SH141

前轴

25.55

1

18.5

126

后轴

55.1

1

1

126

1.070

太脱拉138

前轴

51.4

1

18.5

41

3.695

后轴

80

3

1

41

20.636

东风EQ140

前轴

23.7

1

18.5

20

后轴

69.2

1

1

20

1.052

南阳351

前轴

48.7

1

18.5

25

后轴

97.3

1

1

25

20.084

625.836

注：

轴载小于50KN的轴载作用不计

5.1.2.2累计当量轴次

参数取值同上，设计年限为12年，车道系数取0.7，则累计当量轴次为：

5.2路面结构层设计与材料选取

由上面计算得到设计年限内一个行车道上的累计当量轴次。

根据《路基路面工程》在干燥和中湿路段，路面拟定采用以下结构：

面层：

细粒式沥青混凝土（厚度4cm）；

中粒式沥青混凝土（厚度6cm）；

基层：

水泥稳定碎石（20cm）；

底基层：

石灰粉煤灰土（厚度待定）。

5.3土基回弹模量的确定

该路段处于Ⅱ3粘质土，土基回弹模量：

干燥39Mpa、中湿34.5Mpa。

5.4设计指标的确定

对于二级公路，规范要求以设计弯沉作为设计指标，并进行结构层层底拉应力验算。

5.4.1设计弯沉值

该公路为二级公路。

公路等级系数取1.1，面层类型系数取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。

设计弯沉值为：

5.4.2各层材料的容许层底拉应力

各层材料的劈裂强度：

细粒式密集配沥青混凝土为1.4MPa，粗粒式密集配沥青混凝土为1.0MPa，水泥稳定碎石为0.5MPa，石灰粉煤灰土为0.25MPa

对于细粒式密集配沥青混凝土层

MPa

对于中粒式密集配沥青混凝土层

MPa

对于水泥稳定碎石

MPa

对于石灰粉煤灰土

MPa

5.5设计资料汇总

设计弯沉值为30.45（0.01mm），相关设计资料汇总如下表：

路面设计的结构参数（干燥）

材料名称

h

（cm）

抗压模量

20℃

抗压模量

15℃

容许拉应力

（MPa）

劈裂强度

（MPa）

中粒式沥青混凝土

4

1400

2000

0.449

1.4

粗粒式沥青混凝土

6

1200

1800

0.360

1

水泥稳定碎石

20

1500

1500

0.301

0.5

石灰粉煤灰土

？

750

750

0.117

0.25

土基

—

39

39

—

—

路面设计的结构参数（中湿）

材料名称

h

（cm）

抗压模量

20℃

抗压模量

15℃

容许拉应力

（MPa）

劈裂强度

（MPa）

中粒式沥青混凝土

5

1400

2000

0.449

1.4

粗粒式沥青混凝土

7

1200

1800

0.360

1

二灰碎石

20

1500

1500

0.301

0.5

石灰土

？

750

750

0.117

0.25

土基

—

34.5

34.5

—

—

6沥青路面结构层厚度计算（干燥路段）

6.1确定理论弯沉系数

，其中

又因

6.2结构厚度计算，以弯沉等效换算法将各层体系换算为三层体系。

‘

多层体系换算图式

（注：

此时取20℃是材料的模量值）

查三层体系表面弯沉系数诺谟图，因为

所以

。

由于

查诺漠图得

则

查诺漠图得

则

由弯沉等效换算得：

，则

取

7层底拉应力验算

7.1对细粒式沥青混凝土层底拉应力验算

7.1.1换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模量）

；查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得

<0,基地为压应力无需验算

.

7.2对中粒式水泥混凝土进行层底拉应力验算

7.2.1换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模量）

查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得

<0,基地为压应力无需验算

7.3对水泥稳定碎石基层层底弯拉应力验算

7.3.1换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模）

7.3.2求层底最大拉应力:

7.4.对于石灰粉煤灰土层

7.4.1三层体系如图所示

7.4.2求层底最大拉应力:

7.最小防冻厚度验算

根据《规范》干燥路段无需考虑最小防冻层厚度。

8沥青路面结构层厚度计算（中湿路段）

8.1确定理论弯沉系数

，其中

又因

6.3结构厚度计算，以弯沉等效换算法将各层体系换算为三层体系。

‘

多层体系换算图式

（注：

此时取20℃是材料的模量值）

查三层体系表面弯沉系数诺谟图，因为

所以

。

由于

查诺漠图得

则

查诺漠图得

则

由弯沉等效换算得：

，则

取

7层底拉应力验算

7.1对中粒式沥青混凝土层底拉应力验算

7.1.1换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模量）

；查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得

<0,基地为压应力无需验算

.

7.2对粗粒式水泥混凝土进行层底拉应力验算

7.2.1换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模量）

查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得

<0,基地为压应力无需验算

7.3对水泥稳定碎石基层层底弯拉应力验算

7.3.1换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模）

7.3.2求层底最大拉应力:

7.4.对于石灰粉煤灰土层

三层体系如图所示

查中层底面弯拉应力系数诺谟图得

则

符合要求

7.最小防冻厚度验算

该路段路面结构总厚度为H＝4+6+20+25＝55cm。

公路位于自然区划II3区，由《规范》查得路面最小防冻厚度为55～65cm，所以该路段路面结构厚度满足最小防冻要求。

（注：

可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!

）