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路面结构设计

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5.路面结构设计

5.1沥青路面

5.1。1交通量及轴载计算分析

路面设计以单轴载双轮组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：

①轴载换算:

轴载换算采用如下的计算公式：NkiiiPPnCC135.421)/(

计算结果如下表所示：

表5。1轴载换算表

型号 Pi(KN) C1 C2 ni（次/日） C1C2ni(Pi/P）4。35（次/日)

桑塔纳2000 前轴 12。0 1 6.4 2180 1。38

后轴 18。0 1 6。4 2180 8。04

江淮AL6600 前轴 17。0 1 6。4 230 0.66

后轴 26。5 1 1 230 0.71

黄海DD680 前轴 49。0 1 6.4 420 120.72

后轴 91.5 1 1 420 285。38

北京BJ130 前轴 13.4 1 6。4 240 0.25

后轴 27。4 1 1 240 0.86

EQ140 前轴 23.6 1 6。4 670 8.02

后轴 69.3 1 1 670 135.91

黄河JN163 前轴 58.6 1 6.4 828 518。28

后轴 114 1 1 828 1464。09

东风SP9250 前轴 50.7 1 6。4 320 106。69

后轴 113。3 1 1 320 1652.61

kiiiPPnCCN135.421/

4303.60

②累计当量轴次 根据《公路沥青路面设计规范JTG D50—2006》,高速公路沥青路面的设计年限取15年,四车道的车道系数是取0。5.

累计当量轴次:

111365teNN

189188305.060.430336506449.0365106449.0115(次）

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轴载换算公式：812'1')/('PPnCCNikii

计算结果如下表所示：

表5.2 轴载换算结果（半刚性基层层底拉应力)

型号 Pi（KN） C1’ C2’ ni(次/日) C1'C2’ni(Pi/P）8(次/日）

桑塔纳2000 前轴 12。0 1 18.5 2180 0。00

后轴 18.0 1 18.5 2180 0。04

江淮AL6600 前轴 17。0 1 18.5 230 0。00

后轴 26.5 1 1 230 0.01

黄海DD680 前轴 49。0 1 18。5 420 25.82

后轴 91.5 1 1 420 206.36

北京BJ130 前轴 13。4 1 18.5 240 0.00

后轴 27。4 1 1 240 0。01

EQ140 前轴 23.6 1 18.5 670 0。12

后轴 69。3 1 1 670 35。64

黄河JN163 前轴 58。6 1 18。5 828 213。00

后轴 114 1 1 828 2361.94

东风SP9250 前轴 50。7 5 18.5 320 129.23

后轴 113。3 5 1 320 4344。69

kiiiPPnCCN1821/'''

7316.87

②累计当量轴次

参数取值同上，设计年限是15年，车道系数取0.5. 累计当量轴次：

111365teNN

321652575.087.731636506449.0106449.0115（次）

5。1.2结构组合设计及材料选取

1) 拟订路面结构组合方案

根据规定推荐结构,并考虑到公路沿途有大量碎石且有石灰供应，路面结构面层采用沥青混凝土（取18cm）,基层采用水泥碎石（取20cm)，下基层采用石灰土（厚度待定）。

另设20cm厚的中粗砂垫层。

2) 拟订路面结构层的厚度

由于计算所得的累计当量轴载达到了500万次，按一级路的路面来设计，由设计规范《公路沥青路面设计规范JTG D50—2006》规定高速公路、一级公路的面层由二层至三层组成。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（厚度为4cm），中面层采用中粒式密级配沥青混凝土（厚度为6cm)，下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚度为8cm）。

5.1.3设计指标及设计参数确定

1) 确定路面等级和面层类型

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大于500万次。根据规范《公路沥青路面设计规范JTG D50—2006》和设计任务书的要求可确定路面等级为高级路面，面层类型采用沥青混凝土，设计年限为15年。

2) 确定土基的回弹模量

① 此路为新建路面，根据设计资料可知路基干湿状态为干燥状态。

② 根据设计资料，由设计规范《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》，该路段处于II2a区，为粉质土,确定土基的稠度为1。05。

③ 查设计规范《公路沥青路面设计规范JTG D50—2006》中“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值（MPa)”表并作提高得土基回弹模量为MPaE0.370。

3）各层材料的设计参数（抗压模量与劈裂强度） 查设计规范《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》，得到各层材料的抗压模量和劈裂强度。抗压模量取20C和15C的模量，各值均取规范给定范围的中值,因此得到20C和15C的抗压模量：细粒式密级配沥青混凝土为1400MPa和2000MPa，中粒式密级配沥青混凝土为1200MPa和1800MPa，粗粒式密级配沥青混凝土为1000MPa和1400MPa，水泥碎石(20C或15C）为1500MPa，石灰土（20C或15C)为550MPa，中粗砂（20C或15C）为90MPa。各层材料的劈裂强度：细粒式密级配沥青混凝土为1。2MPa，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，水泥碎石为0.5MPa，石灰土为0.225MPa。

5。1.4路面结构厚度计算

1) 根据设计弯沉值计算路面厚度

设计指标的确定，对于高速公路，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。

2) 计算设计弯沉值

按照设计规范《公路沥青路面设计规范JTG D50—2006》中路面设计弯沉值公式0.2600decsbLNAAA计算。该项公路为高速公路,公路等级系数为1.0，面层是沥青混凝土,面层类型系数取1.0，半刚性基层，基层类型系数取1.0 。

设计弯沉值为：

)01.0(03.21111189188306006002.02.0mmAAANelbscd

3) 计算各层材料的容许层底拉应力

由 SSRK/

沥青混凝土：

035.40.1/3216525709.0/09.022.022.0ceSANK

细粒式密级配沥青混凝土：

MPaKSSR297.0035.4/2.1/

中粒式密级配沥青混凝土:

MPaKSSR248.0035.4/0.1/ 粗粒式密级配沥青混凝土:

MPaKSSR198.0035.4/8.0/

水泥碎石:

344.20.1/3216525735.0/35.011.011.0ceSANK

MPaKSSR213.0344.2/5.0/

石灰土：

013.30.1/3216525745.0/45.011.011.0ceSANK

MPaKSSR075.0013.3/225.0/

设计资料总结如下:

设计弯沉值为)01.0(03.21mm，相关设计资料汇总如下表所示。

表5。3设计资料汇总表

材料名称 h(cm) 20°C模量 15°C模量 容许拉应力

细粒式沥青混凝土 4 1400 2000 0。297

中粒式沥青混凝土 6 1200 1800 0.248

粗粒式沥青混凝土 8 1000 1400 0.198

水泥碎石 20 1500 1500 0.213

石 灰 土 ? 550 550 0.075

垫 层 20 180 180 －

4）查图法求计算层厚度

① 由上述计算可知设计弯沉值)01.0(03.21mmld，令dsll，求综合弯沉系数F。

则 36.0038.0200063.1PELFS

4902.07.00.3765.10200003.2163.136.038.0

② 计算实际弯沉系数s

974.165.107.02000140003.2120001pELss

③ 计算理论弯沉系数L

343.44546.0974.1FscL

④ 查三层体系表面弯沉系数诺谟图

对于细粒式密级配沥青混凝土

因为 38.065.104h

86.01400120012EE

031.012003720EE

由dh、12EE查图得 3.6

由h、02EE查图得 64.11K

由dh 、20EE 和42.064.13.6343.412KKl，查图得 8.5H

⑤ 计算中层厚度

cmHH77.6165.108.5/

⑥ 计算石灰土层厚度

由公式4.22132EEhhHknkk得

4.254.24.21200550120015002012001000868.62h

则解得 cmh55.365 则取 cmh375

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路面结构设计及计算

路面结构设计及计算

路面结构设计及计算

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

i n —被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日 P —标准轴载，KN

i p —被换算车辆的各级轴载，KN K —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：

][γ

η

γ13651)1(N N t e

-+=

[]

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

8

1

'

2'

1'

)

(∑==k

i i i P p

n 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。

[]γ

ηγ'1

3651)1(N N

t

e

-+= []

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 ）。 规范规定高速公路一级公路的面层由二至三层组成，查规范，采用三层沥青面层，表面层采用细粒式密级配沥青混凝土（厚4cm ），中间层采用中粒式密级配沥青混凝土（厚5cm ），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚6cm ）。

路面结构设计

路面结构设计

1 1 沥青路面设计

1.1路面设计原则

①路面设计应根据使用要求和气候、水文等自然条件，结合当地实际经验进行。

②在满足交通量和使用要求的前提下,应因地制宜,选择合理方案。

③结合当地实际，在路面设计方案中应用有效的新材料、新工艺、新技术。

④路面设计方案应注重环境保护和施工人员的健康安全。

⑤为提高路面工程质量，应进行机械化施工。

⑥高速公路和一级公路的路面不得分期修建。

1.2新建沥青路面设计

1.2.1 设计标准

①由《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）可得，路面结构的目标可靠度和

目标可靠指标不应低于表1.1的规定 1.1 目标可靠度和目标可靠指标

公路等级 高速公路 一级公路 二级公路 三级公路 四级公路

目标可靠度（%） 95 90 85 80 70

目标可靠指标β 1.65 1.28 1.04 0.84 0.52

②该公路为二级公路，根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）的规定（如

下表1.2所示）路面结构设计年限为12年。

1.2 路面结构设计使用年限（年）

公路等级 设计使用年限 公路等级 设计使用年限

高速公路、一级公路 15 三级公路 10

二级公路 12 四级公路 8

③

采用下表1.3的参数，标准荷载为BZZ-100。

表 1.3 设计轴载的参数

1

设计轴载（KN） 轮胎接地压强（Mpa）单轮接地当量圆直径（mm）两轮中心距（mm）

100 0.70 213.0 319.5

1.2.2 交通荷载参数分析

①根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）附录A.1车型分类。

②交通数据调查

该项目交通量见表1.4，交通增长率为7.0%，方向系数取0.5，可靠度系数β取为

1.04，根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）采用水平3的车道系数，根据

表1.5取为1.0。 表 1.4 交通组成

交通组成 交通量（辆/日） 车型 交通组成 交通量（辆/日） 车型

路面结构组合设计的概念

路面结构组合设计的概念

路面结构组合设计的概念

路面结构组合设计的概念

一、引言

随着交通运输事业的不断发展，路面工程建设也越来越重要。路面结构是整个道路系统中最重要的组成部分之一，它直接影响着道路的使用寿命和安全性能。因此，对于路面结构的设计和施工都需要进行科学合理的规划和组合设计。

本文将从以下几个方面详细阐述路面结构组合设计的概念：定义、意义、原则、方法以及实施过程。

二、定义

路面结构组合设计是指根据道路使用功能、地质条件、交通流量等因素，选用不同材料和厚度来组合设计道路表层结构，以提高道路使用寿命和行车安全性能的过程。

三、意义

1.提高道路使用寿命：通过科学合理的组合设计，可以使得不同材料在不同层次上发挥最大作用，从而延长道路使用寿命。

2.提升行车安全性能：通过正确选择材料和厚度，并根据交通流量等因素进行科学组合设计，可以有效提升行车安全性能。 3.节约建设成本：对于不同类型的道路，在材料选择上采用合理的组合设计，可以节约建设成本，提高经济效益。

四、原则

1.科学性原则：路面结构组合设计必须符合科学性原则，即根据地质条件、交通流量等因素选择不同材料和厚度进行组合设计。

2.经济性原则：路面结构组合设计必须符合经济性原则，即在保证道路使用寿命和行车安全性能的前提下，选择最为经济的材料和厚度。

3.可行性原则：路面结构组合设计必须符合可行性原则，即在实际施工中能够达到预期效果。

五、方法

1.了解地质条件：在进行路面结构组合设计之前，需要对道路所处地质条件进行全面了解，并针对不同地质条件采用不同的材料和厚度进行组合设计。

2.考虑交通流量：交通流量是影响道路使用寿命和安全性能的重要因素之一。在进行路面结构组合设计时，需要根据不同交通流量采用不同材料和厚度进行组合设计。

3.选择适当材料：根据道路使用功能以及地质条件等因素选择适当的材料，并根据其特点进行科学组合设计。

4.确定适当厚度：在进行路面结构组合设计时，需要根据交通流量、材料特性等因素确定适当的厚度，并进行科学组合设计。

路面结构设计 2

路面结构设计 2

1 路面结构设计

1.1 交通分析

三级公路的设计基准期为20年，其可靠度设计设计标准安全等级为三级临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.62，取交通量年增长率为3%，换算100KN的单轴双轮组荷载作用的标准荷载NS 为：

161100iiniisPNN=161006.1014000.1+1610085.604000.1+1622.05)100802(4001601007.1

=608辆/日

设计基准期内的设计车道标准荷载累计作用次数Ne：

Ne=rtrsggN365)1)1((=62.0%3365)1%)31((60820=370410属于重交通。

gr:交通量年平均增长率 t:设计基准期 :临界荷位处的车辆轨迹横向分布系数。

1.2 初拟路面结构

相应于安全设为三级的变异水平等级为中级。根据二级公路重交通等级和中级变异水平，初拟普通混凝土面层厚度为0.22米，基层选用水泥稳定粒料，厚0.18米，垫层为0.15米，低剂量无机结合料稳定土。普通混凝土的平面尺寸为宽3.5米，长4米，纵缝为设拉杆平缝，横缝为不设传力杆的假缝。

1.3 路面材料参数确定

取重交通等级的普通混凝土面层弯拉强度标准值为5.0Mpa,相应的弯拉弹性模量标准值为31Gpa。根据中湿路基路床顶面回弹模量经验参考值，取低剂量无机结合料稳定土垫层，回弹模量为600Mpa，水泥稳定粒料基层回弹模量1300Mpa.

计算基层顶面当量回弹模量：

Ex=22212221hhhEhE=222215.018.015.060018.01300=1013Mpa

Dx=1212322311hEhE+12211221)11(4)(hEhEhh

=1215.06001218.0130033+12)15.0600118.013001(4)15.018.0(