(整理)沥青路面设计计算实例

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沥青混凝土路面计算书

一、轴载分析

路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载。

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

3）轴载换算：

轴载换算的计算公式：N=4.35121()kiiiPCCnP

计算结果列于下表：

车型 iP（kN） 1C 2C

in（次/日） 12CC4.35()iiPnP（次/日）

东风EQ140 前轴 23.70 1 6.4

后轴 69.20 1 1 553 111.48

解放CA10B 前轴 19.40 1 6.4

后轴 60.85 1 1 3041.5 350.45

黄河JN150 前轴 49.00 1 6.4

后轴 101.60 1 1 395 423.24

N=4.35121()kiiiPCCnP

885.38

注：轴载小于25kN的轴载作用不计。

2）累计当量轴次：

根据设计规范，二级公路沥青路面的设计年限取15年，双车道的车道系数取0.6

累计当量轴次：

'111365teNN1515.4%1365×885.380.65.4% =4312242（次）

3）验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次

（1）轴载换算，结果列于下表：

车型 iP（kN） 1C 2C in（次/日） 12CC8()iiPnP（次/日）

东风EQ140 后轴 69.20 1 1 553

解放CA10B 后轴 60.85 1 1 3041.5 57.17

黄河JN150 后轴 101.60 1 1 395 448.48

N=8121()kiiiPCCnP 505.65

注：轴载小于50kN的轴载作用不计

验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式：

N=8121()kiiiPCCnP

（2）累计当量轴次：

'111365teNN=1515.4%1365×505.650.65.4%=2462767.6（次）

二、结构组合与材料选取

根据规范推荐结构，并考虑到公路沿途筑路材料较丰富，路面结构采用沥青混凝土（15cm），基层采用二灰碎石（20cm），基底层采用石灰土（厚度待定）。

二级公路面层采用三层式沥青面层，

表面层采用细粒式密级配沥青混凝土 （厚度3cm），

中间层采用中粒式密级配沥青混凝土 （厚度5cm），

下层采用粗粒式密级配沥青混凝土 （厚度7cm）。

三、各层材料的抗压模量与劈裂强度

抗压模量取20℃的模量，各值均取规范给定范围的中值，因此得到20℃的抗压模量：

细粒式密级配沥青混凝土为 1400MPa，

中粒式密级配沥青混凝土为 1200MPa，

粗粒式密级配沥青混凝土为 1000MPa，

二灰碎石为 1500MPa，

石灰土为 550MPa。

各层材料的劈裂强度：

细粒式密级配沥青混凝土为 1.4MPa，

中粒式密级配沥青混凝土为 1.0MPa，

粗粒式密级配沥青混凝土为 0.8MPa，

二灰碎石为 0.5MPa，

石灰土为 0.225MPa。

四、土基回弹模量的确定

该路段处于Ⅵ区，土基回弹模量为30MPa。

五、设计指标的确定

对于二级公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层底拉应力验算。

1.设计弯沉值。路面设计弯沉值计算：该公路为二级公路，公路等级系数取1.1，面层是沥青混凝土，面层类型系数取1.0，半刚性基层、底基层总厚度等于或大于20cm，基层类型系数取1.0.

设计弯沉值为： 精品文档

精品文档 0.2decbs600LNAAA0.260043122421.11.01.0=31.09（mm）

2.各层材料容许层底拉应力：

sps/RK

1）细粒式密级配沥青混凝土：

0.22saec0.09/KANA=0.220.091.04312242/1.1=2.36

sps/RK=1.4/2.36=0.593MPa

2）中粒式密级配沥青混凝土：

0.22saec0.09/KANA=0.220.091.04312242/1.1=2.36

sps/RK=1.0/2.36=0.432MPa

3）粗粒式密级配沥青混凝土：

0.22saec0.09/KANA=0.220.091.14312242/1.1=2.59

sps/RK=0.8/2.59=0.309 MPa

4）二灰碎石：

0.11sec0.35/KNA=0.110.354312242/1.1=1.7

sps/RK=0.5/1.7=0.292 MPa

5）石灰土：

0.11sec0.45/KNA=0.110.454312242/1.1=2.20

sps/RK=0.225/2.20=0.102 MPa

六、设计资料总结

设计弯沉值为31.09（0.01mm），相关资料汇总如下表

材料名称 H

（cm）

抗压模量E1(MPa)

容许拉应力

（MPa）

20℃

15℃

细粒式密级配

沥青混凝土 3 1400 2000

0.593

中粒式密级配

沥青混凝土 5 1200 1800

0.432

粗粒式密级配

沥青混凝土 7 1000

1400 0.309

二灰碎石 20 1500 0.292

石灰土 —— 550 0.102

土基 —— 30 ——

七、确定石灰土层厚度

r

A E1=1400MPa A δ δ δ δ δ

p

细粒式沥青混凝土

中粒式沥青混凝土

粗粒式沥青混凝土

二灰碎石 E2=1200MPa

E3=1000MPa

E4=1500MPa

二灰土 E5=550MPa

E0=30MPa

路表弯沉值计算图式 精品文档

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计算弯沉综合系数：

F=1.63（2000sL）0.380.360()EP=0.380.3631.09281.63()()200010.650.7=0.514

02300.031000EE

30.28210.65h

2110000.7141400EE

查三层体系表面弯沉系数诺谟图得

012(,)(0.282,0.03)1.448EhkffE

21(,)(0.282,0.714)7.68EhaffE

由121000dcpLaFE

ca=12akk得

2k=0.511

查三层体系表面弯沉系数诺谟图得

H5.22

H=55.59cm 1542.42.42345222nKKEEHhhhhhEE=55.59 得

532.65hcm取535hcm

八、层底拉应力验算（采用15℃沥青的抗压模量）

细粒式密级配沥青混凝土为2000MPa，中粒式密级配沥青混凝土为1800MPa，粗粒式密级配沥青混凝土为1400MPa

1.对于细粒式沥青混凝土层：

13440.90.90.92341122nkKiiEEEHhhhhEEE+50.952EhE=36.00

H36.0010.65=3.381

h310.65=0.282

02300.0171800EE

2118000.92000EE

查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺谟图（上层中层层间连续）

21(,)EhfE=(0.282,0.9)f≤0

12Pmm≤0 R

查三层连续体系中层底面弯拉应力系数诺谟图（上层中层层间连续）

1n=21(,)(0.9,3.381)EHffE1.234

2n=21(,,)(3.381,0.282,0.9)EHhffE=0.31

02(,)(3.381,0.017)EHffE=0.341

12Pnn=0.7×0.341×1.234×0.31=0.091≤0.593

2.对于中粒式沥青混凝土层： E1＝2000MPa h＝h1＝3cm

H＝？ E2＝1800MPa

E0＝30MPa E1=1400MPa

A δ δ

δ δ δ

p

h1＝3cm

h2＝5cm

h3＝7cm

h4＝20cm E2=1200MPa

E3=1000MPa

E4=1500MPa

h5＝？cm E5=550MPa

E0=30MPa E1＝1400MPa h＝h1＝3cm

H＝？ E2＝1200MPa

E0＝30MPa

多层体系换算图式