沥青路面结构设计示例

路面结构设计路面结构设计步骤新建沥青路面按以下步骤进行路面结构设计：(1) 根据设计任务书和路面等级及面层类型，计算设计年限内一个车道的累计当量轴次和设计弯沉值。

(2) 按路基土类型和干湿状态，将路基划分为几个路段，确定路段回弹模量值。

(3) 根据已有经验和规范推荐的路面结构，拟定几中可能的路面结构组合及厚度方案，根据选用的材料进行配合比实验及测定结构层材料的抗压回弹模量、抗拉强度，确定各结构层材料设计参数。

(4) 根据设计弯沉值计算路面厚度。

对二级公路沥青混凝土面层和半刚性基层材料的基层、底基层，应验算拉应力是否满足容许拉应力的要求。

如不满足要求，或调整路面结构层厚度，或变更路面结构层组合，或调整材料配合比，提高材料极限抗拉强度，再重新计算。

7.2.2 路面结构层计算该路位于江南丘陵过湿区，地质条件一般为a）第一层：冲积土；b）第二层：粘质土；c）第三层：岩石。

平原区二级汽车专用沥青混凝土公路，路面使用年限为15年，年预测平均增长率为6%。

（1）轴载分析本设计的累计当量轴次的计算以双轮组单轴载100kN为标准轴载，以BZZ-100表示。

标准轴载的计算参数按表7-1确定。

表7-1标准轴载计算参数表7-2起始年交通量表车型小汽车解放CA15 东风EQ140 黄河JN162数量（辆/d）1500 800 600 200标准轴载BZZ-100 标准轴载BZZ-100 标准轴载P（kN）100 单轮传压面当量圆直径d(cm) 21.30 轮胎接地压力p（MPa）0.70 两轮中心距（cm) 1.5d1）以设计弯沉为指标及验算沥青层层底拉应力 ① 轴载换算各级轴载换算采用如下计算公式：35.4,2,11)(∑P Pn C C N i i i i Ki == （7-1）式中：N 1—标准轴载的当量轴次，次/日；n i —被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日； P —标准轴载，kN ；P i —被换算车辆的各级轴载，kN ； k —被换算车辆类型；C 1—轴数系数，C 1=1+1.2（m -1），m 是轴数。

当轴间距大于3m 时，按单独的一个轴载计算，当轴间距小于3m 时，应考虑轴系数； C 2—轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0，四轮组为0.38。

计算结果如下表7-3所示。

表7-3 轴载换算结果表（弯沉）注：轴载小于25kN 的轴载作用不计。

② 累计当量轴次为：[]ηγγ13651_)1(N N t e ×+=（7-2） 车 型P i (KN)C i C 2n i35.4,2,11)(P Pn C C N i i i i Ki ∑==解放CA15前轴20.97 1 1 800 — 后轴 70.38 1 1 800 173.58 东风EQ140前轴23.70 1 1 600 — 后轴 69.20 1 1 600 120.95 黄河JN162后轴59.50 1 1 200 20.90 后轴115.0011200367.34 35.4,2,11)(PPn C C N i i i i Ki ∑==682.77式中：N e —累计当量轴次；η—车道系数，规范规定二级公路η值为0.60~0.70，取0.60； t —路面使用年限，二级公路取15年；—年预测平均增长率，二级路取6%；N 1—标准轴载的当量轴次，次/日。

2）验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次 ① 轴载换算验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为：8,21,1)(∑p p n C C N i ii Ki i ′′=′= （7-3） 计算结果如表7-4所示。

表7-4 轴载换算结果表（半刚性基层层底拉应力） 注：轴载小于50kN 的轴载作用不计。

② 累计当量轴次参数值同上，累计当量轴次N e '为：[]ηγγ13651_)1(N N t e ×+=（7-4）代入数值得，[]6151048.36.077.68236506.01_)06.01(×=×××+=e N（2）路面结构组合材料选取经计算路面设计使用年限内一个车道上累计标准轴次为240万次左右，根据规范推荐结构，并考虑到当地材料供用条件，决定车 型 P i （kN ）C 1' C 2' n i (次/日) 8,21,)(Pp C C i i i ′′ (次/日) 解放CA15 后轴 70.38 1 1 800 48.16 东风EQ140 后轴 69.20 1 1 600 31.55 黄河JN162前轴59.501 18.5 200 3.14 后轴115.5011200611.80 8,21,1)(∑pp n C C N i i i Ki i ′′=′= 694.65面层上面层采用细粒式密级配沥青混凝土路面（8 cm ），下面层采用沥青碎石（5cm ），上基层采用混凝土稳定基层（沥青碎石10cm ），底基层采用石灰稳定土（厚度待定），垫层采用级配砂砾（16cm ）。

（3）各层材料的抗压模量与劈裂强度的选定查邓学均主编的《路基路面工程》表14-13、14-14，得到各层材料的抗压模量和劈裂强度。

路面设计弯沉值计算路面结构厚度时，取20℃的抗压模量，细粒式密级配沥青混凝土E 1=1200Mpa ，验算层底弯拉应力时，取15℃的抗压模量，细粒式沥青混凝土E 1=1800 Mpa 。

沥青碎石E 2=700 Mpa ；石灰稳定土E 3=500 Mpa ；级配砂砾4E =160Mpa 。

各层材料劈裂强度：细粒式沥青混凝土1σ=1.3 Mpa ；沥青碎石2σ=0.62 Mpa ；石灰土3σ=0.25 MPa 。

（4）土基回弹模量的确定该路段处于Ⅳ5区，为粘质土?，稠度0.9，查邓学均主编的《路基路面工程》表14-9得土基回弹模量E 0=34.0Mpa 。

（5）利用弹性三层连续体系的诺莫图求解。

设计资料汇总表材料名称 h （cm ）20℃抗压摸量（MPa ）极限强度（MPa ）沥青混凝土（E 1） 8 1200 1.30 沥青碎石（E 2） 15 700 0.62 石灰土（E 3） ？ 500 0.25 级配砂砾（E4） 16 160土路基35（干燥）、30（中湿）①.按弯沉指标要求计算石灰图层厚度3h 设计弯沉值d lb sc ed A A A N l 2.0_600= （7-5）式中：d l —路面设计弯沉值（0.01mm ）； A c —公路等级系数，二级公路为1.1； A s —面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0；A b —基层类型系数，对半刚性基层、底基层总厚度等于或大于20cm 时，A b =1.0；所以：d l =600×(3.48×106）2.0_×1.1×1.0×1.0=32.44（0.01m ） 综合修正系数：36.0038.0)()2000(63.1PE lsF δ×==0.563（7-6）将五层体系简化成上层为沥青混凝土、中层为沥青碎石以及土基组成的三层体系。

由657.065.1071==δh，583.0120070012==E E0425.08003420==E E ，查诺莫图得，α=8.2，1K =1.12，则 504.02112==FK p l E K δαα又查得8.6165.108.5H ,8.5=×==即δH ，代入当量厚度换算公式 4.24.2370016016700500158.61×++=h 解得3h =43.8，采用石灰土厚44cm ②.验算沥青混凝土面层层底拉应力扔以上述求算3h 时简化的三层体系求解。

抗拉强度结构系数;25.209.022.0==c e a s A N A K 容许拉应力; )(58.025.23.1MPa K ssp R ===δδ 由657.065.1071==δh,583.0120070012==E E , 0425.08003420==E E4.489001601670050044159.09.0=×+×+=H 55.4=⇒δH ， 查图发现拉应力系数已不能才能够图中 查到，表明沥青混凝土层底将受压应力（或拉应力很微小)，应视为拉应力验算通过。

③.验算石灰土层层底拉应力抗拉强度结构系数：15.245.011.0==c e s A N K 容许拉应力： )(12.015.225.0MPa K ssp R ===δδ 由于石灰土层下有级配砂砾层，故级配砂砾层作为中层，以上作为上层。

28.7044500700155001200844=+×+×=h ,6.6=δh 32.034=E E ，213.040=E E ，50.14=δh查诺莫图得，65.0,92.0,12.021_===m m σr r σσ∠=×××=050.065.092.012.07.0所以石灰土土层层底拉应力验算通过综上路面从上到下结构为：细粒沥青混凝土（8cm ），沥青碎石（15cm ），土灰 石（44cm ），级配砂砾（16cm ） 路面结构示意图如下：。