沥青路面结构设计部分2.0

8.2沥青路面设计8.2.1交通量分析沥青路面设计初期交通量的轴载分配及换算表（以弯沉为标准时）表8-2-1 轴载换算次数表轴载日通过次数C1 C2 (Pi/Ps)4.3 BZZ-100Pi (kN) Ni (次/d) 5 轴次（次/d）20 633 1 1 0.00091 0.5770 555 1 1 0.21 119.580 678 1 1 0.38 259.590 889 1 1 0.63 568.9100 555 1 1 1 674120 19 1 1 2.21 44合计6779.45凡大于25kN的各级轴载Pi的作用次数Ni按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N的计算公式为：k ⎛P⎫4.35N =∑C1C2 N i i ⎪i =1⎝ P ⎭式中：N——标准轴载当量轴次数（次/d）；Ni——被换算的车型各级轴载作用次数（次/d）；P——标准轴载（kN）；Pi——被换算车型的各级轴载（kN）；C1——被换算车型的各级轴载系数，当其间距大于3m 时，按单独的一个轴计算，轴数系数即为轴数m，当其间距小于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数为C1=1+1.2（m-1）；C2——被换算车型的各级轴载轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0，四轮组为0.38。

沥青路面设计初期平均标准轴载当量轴次计算得：N1=1667次/天该新建道路为城市主干道，采用沥青路面，设计年限为15年，交通增长率为7%，既γ=0.07，又该路设计为双向六车道，车道系数η下规范取值见下表：表8-2-2 车道系数表车道特征η车道特征η双向单车道 1.00 双向四车道0.40~0.50双向两车道（无分0.60~0.70 双向六车道0.30~0.40隔带）双向两车道（有分0.50 双向八车道0.25~0.35隔带）由上表可取车道系数η=0.35，行车道第一年轴载平均作用次数N1=1667次/天，计算设计年限（15年）内一个车道通过的累计当量标准轴次数Ne：N = [(i+ γ )t-1]⨯ 365 N η =[(1+0.07)15-1]⨯1667⨯365⨯0.35= 5782293.8次/车道e γ 1 0.07根据《城市道路工程设计规范》（CJJ37-2012）的规定：沥青路面的交通等级划分为四级，见下表：表8-2-3沥青路面交通等级交通等级BZZ—100 累计标准轴次 Ne 大客车及中型以上货车(次/车道) 交通量Nn (辆/d/车道) 轻交通<3×106 <600中等交通3×106~ 1.2×107 600~1500重交通 1.2×107~2.5×107 1500~3000特重交通>2.5×107 >3000因为3×106次/车道＜5782293.8次/车道＜1.2×107次/车道，所以该设计路段的交通等级属于中等交通。

8.2.2 确定土基回弹模量根据该路段的《岩土工程勘察报告》得知：该路段高速公路路基宽度34.5米，其中左侧硬路宽度为2*1.25米，每条车道宽度为3.75米，双向6车道，硬路肩2*3米，土路肩2*0.75米中央分隔带宽度为2米，高速公路土基回弹模量为100Mpa.8.2.3 路面估计及路面类型的确定拟建高速公路，交通等级为中等交通，更具本地原有材料，结合已有工程经验与典型结构，初步确定面层选用沥青混凝土三层结构。

8.2.4 路面结构组合及各层厚度的确定根据福山路功能性质及《城镇道路路面设计规范》(CJJ193-2012)综合考虑决定路面结构取6cm的密级配细粒式沥青混凝土（AC-13）+6cm密级配中粒式沥青混凝土 (AC-20)+8cm 密级配粗粒式沥青混凝土+？水泥稳定碎石基层+20cm 石灰土垫层。

表8-2-4面层材料设计参数材料名称厚度抗压模量（Mpa）劈裂强度（MPa）20℃15℃15℃密级配细粒式沥青混4cm 1400 2000 1.4 凝土密级配中粒式沥青混6cm 1200 1800 1.0 凝土密级配粗粒式沥青混8cm 1000 1200 0.8 凝土表8-2-5 基层，垫层材料设计参数材料名称抗压模量（Mpa）抗压模量（Mpa）劈裂强度MPa （弯沉计算用）（计算弯拉应力用）5%水泥稳定碎石1500 3600 0.5 10%的石灰土550 15000.225各层具体尺寸如图8-2-1所示：图 8-2-1 沥青混凝土路面结构初拟图8.2.5 设计指标的确定设计道路为城市主干路，面层为沥青混凝土，采用半刚性基层： L d = 600 N e -0.2 A c A s A b = 600 ⨯ 5782293.8-0.2 ⨯1.0 ⨯1.0 ⨯1.0 = 34.69(0.01mm )式中： L d ——路面设计弯沉值(0.01mm)；A c ——公路等级系数，快速路、主干路为 1.0，次干路为 1.1，支路为 1.2；A s ——面层类型系数，沥青混凝土路面取 1.0；A b ——基层类型系数，无机结合料类（半刚性）基层为 1.0，沥青类基层和粒料类基层为 1.6。

各层材料按容许拉应力σ R 计算，公式如下：σ =σspK sσ R ——路面结构材料的容许拉应力 (MPa )σ sp ——路面材料的极限抗拉强度 (MPa ) ；K s ——抗拉强度结构系数。

根据结构层材料不同，按以下公式计算 K s 值。

细粒式密集配沥青混凝土：K s= 0.09 N 0.22A（沥青混凝土面层）ec5K s = 0.35N e 0.11 A c （无机结合料稳定集料）K s = 0.45N e 0.11 A c（无机结合料稳定细粒土）由上述公式计算各层材料容许层底拉应力：细粒式密级配沥青混凝土：K s = 0.09N e 0.22 A c = 0.09 ⨯5782293.80.22 / 1.0 = 2.76σ R = σsp=1.4 = 0.507(MPa )K s 2.76中粒式密级配沥青混凝土：K s = 0.09N e 0.22 A c = 0.09 ⨯5782293.80.22 1.0 = 2.76σ R = σsp=1.0= 0.362(MPa )K s 2.76粗粒式密级配沥青混凝土：K s = 0.09N e 0.22 A c = 0.09 ⨯5782293.80.22 1.0 = 2.76σ R = σsp=0.8 = 0.290(MPa )K s 2.76水泥稳定碎石：K s = 0.35N e 0.11 A c = 0.35 ⨯5782293.80.111.0 = 1.94σ R = σsp=0.5 = 0.258(MPa )K s 1.94二灰土：K = 0.45N0.11A = 0.45 ⨯5782293.80.11 1.0 =2.49se cσ R = σsp=0.225= 0.090MPa )K s 2.49表 8-2-5 结构容许拉应力材料名称 σs（Mpa ）Ks σR（Mpa ） 细粒式沥青混凝土 1.4 2.48 0.565 中粒式沥青混凝土 1.0 2.48 0.403 粗粒式沥青混凝土 0.8 2.48 0.323 水泥稳定碎石 0.5 1.84 0.272 二灰土0.2252.360.0958.2.6 结构厚度计算8.262结构厚度计算(1) 计算路表回弹弯沉综合修正系数 FF = 1.63 ⎛ L ⎫0.38 ⎛ E ⎫0.36 ⎛34.69 ⎫0.38 ⎛ 100 ⎫0.36 s⎪ 0⎪ = 1.63 ⨯⎪⎪ = 0.35P 2000⨯10.65 0.7 ⎝ 2000δ ⎭ ⎝ ⎭ ⎝ ⎭ ⎝ ⎭式中： L s ——路面实测弯沉值（根据多层弹性理论，在双圆均布荷载作用下，轮隙中心处实测路面弯沉 L s 等于设计弯沉值 L d 的原则进行计算）；F ——弯沉综合修正系数；P ——标准轴载的轮胎压强。

P=0.7Mp ； δ ——标准轴载单轮轮迹当量圆半径。

(2) 理论弯沉系数αc = L dE1= 3.47⨯1500=1.02000P δ F 2000 ⨯ 0.7 ⨯10.65 ⨯ 0.35为求出水泥石灰砂砾垫层的厚度，需要将该五层结构换算成三层结构，求出三层体系的中层厚度 H ，以第一层为表层如图 8-2-2：（a ）路面结构 （b)当量三层体系图 8-2-2 沥青混凝土路面结构三层体系根据 E 2 = 1200= 0.8 ， h = 4 =0.376 ，E 0 = 100 = 0.083 查诺谟图得E 1500δ10.65E 212001α =6.5 k 1=0.75，则 k =αc = 1.0 0.216.5⨯0.75 2 αk又 h =4 =0.376 ， E 0 = 100 = 0.083δ 10.65E 21200反查诺谟图得 H= 4.2 ，则 H = 4.0δ = 4.0 ⨯10.65 = 44.73 cmδ2.4因为 H = h 2 + h 3 2.4 E3+ h 4 2.4E 4+ h 5 E5E2E2E2E 3 E5 H - h 2 - h 3 2.4 - h 5 2.4 42.16 - 6 - 8⨯ 2.4 1000 - 20 ⨯ 2.4 500E 2 E2 1200 h 4 = = 1200 = 16.86 cm E415002.42.4E 2 1200各材料层厚度尚应满足最小压实度的要求，结构层的压实度要求见下表：表 8-2-6 各种结构层压实最小厚度与适宜厚度 结构层类型压实最小厚度（mm ） 适宜厚度（mm ） 级配碎石80 100~200 水泥稳定类150 180~200 石灰稳定类150 180~200 石灰粉煤灰稳定类150 180~200 贫混凝土150 180~240 级配砾石80 100~200 泥结碎石80 100~150填隙碎石100 100~120所以取水泥稳定碎石厚度为 h 4=20cm换算成三层体系为：h=h 1=4cmH = h 2 + h 3 2.4 E 3+ h 4 2.4 E 4 + h 5 2.4 E 5 = 6 + 8 ⨯ 2.4 1000 + 20 ⨯ 2.4 1500 + 20 ⨯ 2.4 500E 2E 2E 21200 12001200=49.25cm根 据 E 2 = 1200 = 0.8， h = 4 = 0.376 ， E 0 = 40 = 0.083 ，E 1500δ 10.65 E 2 12001Hδ = 57.31/10.65= 5.38查诺谟图得α = 6.6 ，k 1=0.86，k 2=0.55 则理论弯沉值：L = 2 p δαk 1k 2 = 2 ⨯ 0.7 ⨯10.65⨯ 6.6 ⨯0.86⨯ 0.55 = 0.0332cm =33.2(0.01mm) E 1 1400实际弯沉值：L s = LF = 33.2 ⨯ 0.25 = 12.430.01mm ) < L d = 29.39(0.01mm )所以拟定的路面结构厚度满足强度要求，整体抵抗变形能力符合要求 8.2.7 沥青路面弯拉应力的计算及验算换算成三层体系上面层作为三层体系的上层，路基为下层，期间的作为中层。