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路面结构设计及计算7.1 轴载分析路面设计以双轴组单轴载100KN 作为标准轴载a.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。
（1）轴载换算轴载换算采用如下的计算公式：35.421⎪⎭⎫⎝⎛=P P N C C N i i （7.1）式中： N —标准轴载当量轴次，次/日in —被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日P —标准轴载，KNip —被换算车辆的各级轴载，KNK —被换算车辆的类型数1c —轴载系数，)1(2.111-+=m c ，m 是轴数。
当轴间距离大于3m 时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m 时，应考虑轴数系数。
2c ：轮组系数，单轮组为6.4,双轮组为1，四轮组为0.38。
轴载换算结果如表所示：表7.2 轴载换算结果表注：轴载小于25KN 的轴载作用不计。
（2）累计当量轴数计算根据设计规范，一级公路沥青路面的设计年限为15年，四车道的车道系数η取0.40，γ =4.2 %，累计当量轴次：][γηγ13651)1(N N te⨯⨯-+=[]次）（.5484490042.040.0327.184********.0115=⨯⨯⨯-+=(7.2) 验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次 b.轴载换算验算半刚性基底层底拉应力公式为81'2'1')(∑==ki i i P pn c c N (7.3) 式中：'1c 为轴数系数，)1(21'1-+=m c'2c 为轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1，四轮组为0.09。
计算结果如下表所示：注：轴载小于50KN 的轴载作用不计。
[]γηγ'13651)1(N Nte⨯⨯-+=⋅[]次3397845%042.040.0313.13473651%)042.01(15=⨯⨯⨯-+=7.2 结构组合与材料选取由上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为700万次左右，根据规范推荐结构，路面结构层采用沥青混凝土（15cm ）、基层采用石灰粉煤灰碎石（厚度待定）、底基层采用石灰土（30cm ）。
轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算序号车型名称前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数后轴轮组数后轴距(m) 交通量1 北京BJ130 13.55 27.2 1 双轮组16002 东风EQ140 23.7 69.2 1 双轮组18003 黄河JN360 50 110 2 双轮组<3 2204 东风EQ240 25.5 25.9 2 双轮组<3 1305 五十铃EXR181 60 100 3 双轮组>3 20设计年限15 车道系数.65 交通量平均年增长率 3 ％一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量Nh= 1410 ,属中等交通等级当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时:路面营运第一年双向日平均当量轴次: 1271设计年限内一个车道上的累计当量轴次: 5608405属中等交通等级当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时:路面营运第一年双向日平均当量轴次: 1592设计年限内一个车道上的累计当量轴次: 7024847属中等交通等级路面设计交通等级为中等交通等级公路等级一级公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1路面设计弯沉值: 26.8 (0.01mm)层位结构层材料名称劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa)1 细粒式沥青混凝土 1 .362 中粒式沥青混凝土.8 .293 粗粒式沥青混凝土 1 .364 石灰粉煤灰碎石.6 .35 石灰土.25 .16 天然砂砾新建路面结构厚度计算公路等级: 一级公路新建路面的层数: 6标准轴载: BZZ-100路面设计弯沉值: 26.8 (0.01mm)路面设计层层位: 4设计层最小厚度: 30 (mm)层位结构层材料名称厚度20℃平均抗压标准差15℃平均抗压标准差容许应力(mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa)1 细粒式沥青混凝土30 1400 0 2000 0 .82 中粒式沥青混凝土40 1200 0 1600 0 .73 粗粒式沥青混凝土60 900 0 1200 0 .64 石灰粉煤灰碎石200 1500 0 1500 0 .145 石灰土250 550 0 550 0 .086 天然砂砾150 500 0 500 07 新建路基40按设计弯沉值计算设计层厚度:LD= 26.8 (0.01mm)H( 4 )= 30 mm LS= 2.5 (0.01mm)由于设计层厚度H( 4 )=Hmin时LS<=LD,故弯沉计算已满足要求.H( 4 )= 30 mm(仅考虑弯沉)按容许拉应力计算设计层厚度:H( 4 )= 30 mm(第1 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 30 mm(第2 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 30 mm(第3 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 80 mm σ( 4 )= .149 MPaH( 4 )= 130 mm σ( 4 )= .13 MPaH( 4 )= 104 mm(第4 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 104 mm(第5 层底面拉应力计算满足要求)路面设计层厚度:H( 4 )= 30 mm(仅考虑弯沉)H( 4 )= 104 mm(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度:路面最小防冻厚度600 mm验算结果表明,路面总厚度满足防冻要求.*公路新建路面设计成果文件汇总*一、轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算序号车型名称前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数后轴轮组数后轴距(m) 交通量1 北京BJ130 13.55 27.2 1 双轮组16002 东风EQ140 23.7 69.2 1 双轮组18003 黄河JN360 50 110 2 双轮组<3 2204 东风EQ240 25.5 25.9 2 双轮组<3 1305 五十铃EXR181 60 100 3 双轮组>3 20 设计年限15 车道系数.65 交通量平均年增长率 3 ％一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量Nh= 1410 ,属中等交通等级当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时:路面营运第一年双向日平均当量轴次: 1271设计年限内一个车道上的累计当量轴次: 5608405属中等交通等级当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时:路面营运第一年双向日平均当量轴次: 1592设计年限内一个车道上的累计当量轴次: 7024847属中等交通等级路面设计交通等级为中等交通等级公路等级一级公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1 路面设计弯沉值: 26.8 (0.01mm)层位结构层材料名称劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa)1 细粒式沥青混凝土 1.4 .512 中粒式沥青混凝土 1 .363 粗粒式沥青混凝土.8 .294 石灰粉煤灰碎石.6 .35 石灰土.25 .16 天然砂砾0 0。
三、标准轴载与轴载换算路面设计时使用累计当量轴次的概念。
但在道路上行驶的车辆类型很多，所以必需选定一种标准轴载，把不同类型轴载的作用次数。
根据道路汽车运输车辆的现状及发展趋势。
我国路面设计以双轮组单轴载100kn为标准轴载，以BZZ-100表示。
标准轴载的计算参数按下表确定。
标准轴载计算参数当把各种轴载换算为标准轴载时，为使换算前后轴载对路面的作用达到相同的效果，应该遵循两项原则：第一，换算以达到相同的临界状态为标准，即对同一种路面结构，甲轴载作用N1次后路面达到预定的临界状态，路面弯沉为L1,乙轴载作用路面达到相同临界状态作用次数为N2,弯沉为L2，此时甲乙两种轴载作用是等效的。
则应按此等效原则建立两种轴载作用次数之间的换算关系；第二，对某一种交通组成，不论以哪种轴载的标准进行轴载换算，由换算所得轴载作用次数计算的路面厚度是相同的。
当以设计弯沉值为设计指标及沥青层层底拉应力验算时，凡轴载大于25kn的各级轴载（包括车辆的前、后轴）P i的次数n i，均按如下公式换算成标准轴载P的当量作用次数N。
式中：N——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——被换算车辆的类型数；C1——轴数系数，C1 =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，应考虑轴数系数；C2——轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1，四轮组为0.38。
当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于50 kn的各级轴载（包括车辆的前后轴）的作用次数n i，均按如下公式换算成标准轴载p的当量作用次数n’。
式中：C1’—轴数系数，C2’=1＋2（m－1）；c’2—轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1.0，四轮组为0.09。
上述轴载换算公式仅适用于单轴轴载小于130 kn的轴载换算。
对于城市道路的路面设计，请参照城市道路设计规范的有关规定进行轴载换算。
