沥青路面结构设计与计算书

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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（JTG D50-2004）》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

2

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：

35.4121kiiiPPnCCN，111.211cm，计算结果如下表所示。

轴载换算结果表（弯沉）

车型

(KN)

解放 前轴 19.4 1 6.4 578 ip1C2C日次/ni

3

CA10B 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：

329841405.07.005.8113651)05.01(3651112NNte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

4

验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为：

8'''121kiiiPNCCnP

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

ip1C2C日次/ni

5

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：

次254516705.07.0836.6253651)05.01(3651112NNte

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39 Mpa 、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：

)80.320.10.11.132984146006002.02.0mmAAANlbsced

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 222.21.1/329841409.0/09.022.022.0cesANK

6 449.0222.20.1ssprK MPa

对于中粒式密集配沥青混凝土层 222.21.1/329841409.0/09.022.022.0cesANK

360.0222.28.0ssprK MPa

对于水泥稳定碎石 658.11.1/329841435.0/35.011.011.0cesANK

301.0658.15.0ssprK MPa

对于石灰粉煤灰土 132.21.1/329841445.0/45.011.011.0cesANK

117.0132.225.0ssprK 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

7

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c，其中)01.080.32mmlldS（

592.07.03965.10200080.3263.1200063.136.038.036.0038.0pElFS

又因

202.5592.065.107.02000140080.3220002100011FpElFEplSccS

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。

r

A E1=1400MPa A δ δ δ δ δ

p

中粒式沥青混凝土

粗粒式沥青混凝土

水泥稳定碎石 E2=1200MPa

E3=1500MPa