沥青路面设计指标计算

新建路面结构设计指标与要求 一 一 沥青路面结构设计指标 沥青路面结构设计应满足结构整体刚度 沥青层或半刚性基层抗疲劳开裂 和沥青层抗变形的要求 应根据道路等级选择路表弯沉值 沥青层层底拉应变 半刚性材料基层层底拉应力和沥青层剪应力作为沥青路面结构设计指标 并应 符合下列规定 1 快速路 主干路和次干路采用路表弯沉值 沥青层层底拉应变 半刚性材 料基层层底拉应力 沥青层剪应力为设计指标 2 支路可仅采用路表弯沉值为设计指标 3 可靠度系数可根据当地相关研究成果选择 当无资料时可按下表取用 可靠度系数 二 二 沥青路面结构设计的各项设计指标应符合下列规定 1 轮隙中心处路表计算的弯沉值应小于或等于道路表面的设计弯沉值 应满 足下式要求 als ld 式中 a 沥青路面可靠度系数 ls 轮隙中心处路表计算的弯沉值 0 01mm ld 路表的设计弯沉值 0 01mm 2 柔性基层沥青层层底计算的最大拉应变应小于或等于材料的容许拉应变 应满 足下式要求 a t R 式中 t 沥青层层底计算的最大拉应变 R 沥青层材料的容许拉应变 3 半刚性材料基层层底计算的最大拉应力应小于或等于材料的容许抗拉强 度 应满足下式要求 a m R 式中 m 半刚性材料基层层底计算的最大拉应力 MPa R 路面结构层半刚性材料的容许抗拉强度 MPa 4 沥青面层计算的最大剪应力应小于或等于材料的容许抗剪强度 应满足 下式要求 a m R 式中 m 沥青面层计算的最大剪应力 MPa R 沥青面层的容许抗剪强度 MPa 三 三 沥青路面表面设计弯沉值应根据道路等级 设计基准期内累计当量轴次 面层和基层类型按下式计算确定 ld 600 Ne 0 2Ac As Ab 式中 Ac 道路等级系数 快速路 主干路为1 0 次干路为1 1 支路为 1 2 As 面层类型系数 沥青混合料为1 0 热拌和温拌或冷拌沥青碎石 沥青表面处治为1 1 Ab 基层类型系数 无机结合料类 半刚性 基层1 0 沥青类基层 和粒料基层1 6 四 四 沥青路面材料的容许拉应变 R 应按下列公式计算确定 R 0 15 E m 1 310M 4Nee 1 4 69 0 VV 84 4 M ab b V 式中 M 沥青混合料空隙率与有效沥青含量的函数 Em 沥青混合料20 动态回弹模量 MPa Vb 有效沥青含量 Va 空隙率 五 五 半刚性材料基层材料的容许抗拉强度应按下式计算 Ks s R 式中 s 对于水泥稳定类材料系指90d 龄期的劈裂强度 对二灰稳定类和 石灰稳定类材料系指180d 龄期的劈裂强度 对于水泥粉煤灰稳定 材料系指龄期120d 龄期的劈裂强度 MPa Ks 抗拉强度结构系数 应依据结构层的混合料类型按下列要求进行 计算 1 无机结合料稳定集料类的抗拉强度结构系数应按下式计算 K sr 0 35 Nee0 11 Ac 2 无机结合料稳定细粒土类的抗拉强度结构系数应按下式计算 K st 0 45 Nee0 11 Ac 六 六 沥青混合料结构层容许抗剪强度应按下式计算 r s R K 式中 沥青混合料结构层60 C 抗剪强度 MPa s Kr 抗剪强度结构系数 对一般行驶路段Kr 1 2 Ac 对交叉口和公交 车停车站缓慢制动路段K r 0 39 Np0 15 Ac Np 公交车停车站或交叉口设计基准期内同一位置停车的累计当量轴 次 七 七 路面质量验收时 应对沥青路面弯沉进行检测和验收 并应符合下列规定 1 应在不利季节采用BZZ 100 标准轴载实测轮隙中心处路表弯沉值 实测 弯沉代表值应按下式计算 21a00 ZllKKS 式中 路段内实测路表弯沉代表值 0 01mm 0 l 路段内实测路表弯沉平均值 0 01mm 0 l S 路段内实测路表弯沉标准差 0 01mm Za 与保证率有关的系数 快速路 主干路Za 1 645 其它道路沥青路 面Za 1 5 K1 季节影响系数 可根据当地经验确定 K3 温度修正系数 可根据当地经验确定 2 应按最后确定的路面结构厚度与材料模量 计算道路表面弯沉检测标准 值la 实测弯沉代表值应满足下式要求 a ll0 式中 la 路表面弯沉检测标准值 0 01mm 按最后确定的路面结构厚度 与材料模量计算的路表面弯沉值 3 检测代表弯沉值应用标准轴载BZZ 100 的汽车实测路表弯沉值 若为非 标准轴载应进行换算 对半刚性基层结构宜采用5 4m 的弯沉仪 对柔性结构可 采用3 6m 的弯沉仪测定 检测时 当沥青厚度小于或等于50mm 时 可不进行 温度修正 其他情况下均应进行温度修正 若在非不利季节测定 应考虑季节 修正 4 测定弯沉时应以1km 3km 为一评定路段 检测频率视道路等级每车道每 10m 50m 测一点 快速路 主干路每公里检测不少于80 个点 次干路及次干 路以下等级道路每公里检测不少于40 个点 沥青混凝土路面的结构设计沥青混凝土路面的结构设计 一 标准轴载换算一 标准轴载换算 标准轴载计算参数 BZZ 100 KNP标准轴载 MPaP轮胎接地压强 100 7 0 cmd单轮压面当量直径 cm两轮中心距 30 21 d5 1 根据公式 12 30 k i i i p p ncc 1 35 4 21 N 各级轴载作用次数 标准轴载 i np 被换算车型的各级轴载 i p 轴数系数 为轴数 轮组系数 双轮组取 1 c 1m2 11 1 c m2 c 为 1 将各种不同重量的汽车荷载换算成标准轴载 车型轴重 KN 次数 日 1 c 2 c 标准轴次 日 江淮 AL6600 503001114 黄海 DD680 602001121 北京 BJ130 703001163 东风 EQ140 8040011151 黄海 JN163 9049911315 东风 SP925 10020011200 总计 865 根据公式 12 31 车道系数 取值 1 11365 N t e N 0 45 推算设计年限期末一个车道上的累计当量轴次 Ne 得 285 万次 Ne 15 1 0 041365 865 43 0 45 0 04 二 路面结构方案二 路面结构方案 方案一 cm细粒式沥青混凝土4 cm中粒式沥青混凝土6 cm粗粒式沥青混凝土8 25cm水泥稳定碎石 水泥石灰沙砾土层 土基 方案二 cm细粒式沥青混凝土4 cm中粒式沥青混凝土8 cm粗粒式沥青混凝土15 cm密集配碎石 水泥稳定沙砾18cm 土基 路面材料设计参数如下 抗压回弹模 量 高温时参数 材料名称 20 15 劈裂强度 MPa 15 Ev MP a C MPa 细粒式沥青混 凝土 12 00 18 00 1 27500 334 中粒式沥青混 10160 9600 凝土 0000 粗粒式沥青混 凝土 80 0 12 00 0 6500 粉煤灰三渣 6000 4600 天然沙砾 160 160 土基 27 27 三 确定路面设计弯沉值 三 确定路面设计弯沉值 查表得 公路等级系数 取1 0 c A 路面类型系数 取1 0 s A 路面结构类型系数 取1 0 b A 0 2 0 24 600600285 101 1 130 7 0 01 decsb lNA A Amm 四 计算待求层厚度 四 计算待求层厚度 1 求理论弯沉系数 由公式 12 15 其中 1 2 sl p lF E 0 36 0 38 0 1 63 2000 s lE F p 对于BZZ 100 0 7pMPa 21 3 10 65 2 cm 0 03 ds llcm 0 380 36 2 0 7 10 6530 721 0 031 63 12002000 10 650 7 l 4 78 l 2 计算基层与垫层的厚度 将该多层体系换算为当量三层体系如图 cm3细粒式沥青混凝土 cm5中粒式沥青混凝土 cm7粗粒式沥青混凝土 2 h粉煤灰三渣 3 h天然沙砾 土基MPaE0 27 0 MPaE160 3 MPaE600 2 MPa1200E y1 cmh3 11 MPa800E y2 H MPa27E0 计算H 282 0 65 10 3 11 h 667 0 1200 800 1 2 y y E E 0338 0 800 27 2 y o E E 查课本图 12 10 得 2 8 a35 1 1 K 22 1 4 78 0 43 8 2 1 35 l KK K 查课本图 12 10 得6 106 10 10 6564 97 H Hcm 由 2 42 42 4 1213131222123312 H hhEEhEEhEE 2 42 42 4 23 H 57 800 1000600 1000160 100064 97hh 23 0 8080 46653 591hh 取垫层厚度为50cm 得为37 5cm 取38cm 3 h 2 h 五 验算整体性材料层底部的最大弯拉应力 五 验算整体性材料层底部的最大弯拉应力 1 确定容许拉应力 R 根据公式 12 34 S s R K 沥青混凝土或半刚性基层的劈裂强度 s 抗拉强度的结构系数 S K 对沥青混凝土层的抗拉强度系数 ce A N09 0K 22 0 S 细粒式 60 22 S s R1 S 0 09 2 85 10 1 K2 368 1 0 1 2 0 507 K2 368 MPa 中粒式 60 22 S s R2 S 0 09 2 85 10 1 K2 368 1 0 0 8 0 338 K2 368 MPa 粗粒式 60 22 S s R3 S 0 09 2 85 10 1 1 K2 605 1 0 0 6 0 230 K2 605 MPa 对于无机结合料稳定集料类的抗拉强度系数 ce A N35 0 K 11 0 S 795 10 1 1085 2 35 0 K 0116 S 粉煤灰三渣层的容许拉应力 223 0 795 1 4 0 K S s R4 MPa 由课本 均采用 15 时的抗压回弹模量计算 2 确定细粒式沥青混凝土层底部的弯拉应力 将多层结构换算为当量三层体系 cm3细粒式沥青混凝土 cm5中粒式沥青混凝土 cm7粗粒式沥青混凝土 2 h粉煤灰三渣 3 h天然沙砾 土基MPaE0 27 0 MPaE160 3 MPaE600 2 MPa1800E y1 cmh3 11 MPa1600E y2 H MPa27E0 0 90 90 9 1213131222123312 0 90 90 9 H H 57 1200 160038600 160050160 160026 7cm hhEEhEEhEE 11 h3 0 28 10 65 2 1 1600 0 89 1800 y y E E 2 27 0 017 1600 o y E E 查图12 18得 表明该层层底承受弯曲拉应力 自然满足要求 0 3 确定中粒式沥青混凝土底部的弯拉应力 将多层结构换算为当量三层体系 cm3细粒式沥青混凝土 cm5中粒式沥青混凝土 cm7粗粒式沥青混凝土 2 h粉煤灰三渣 3 h天然沙砾 土基MPaE0 27 0 MPaE160 3 MPaE600 2 MPa1600E y1 1 H MPa1200E y2 2 H MPa27E0 4 112111112 H hhEE 4 1 H 531800 16008 09cm 0 90 9 0 90 9 213221333132 H H 738600 120050160 120029 92cmhhEEhEE 1 H8 09 0 76 10 65 2 H29 92 2 81 10 65 2 1 1200 0 75 1600 y y E E 2 27 0 0225 1200 o y E E 查图12 18得 表明该层层底承受弯曲拉应力 自然满足要求 0 4 确定粗粒式沥青混凝土底部的弯拉应力 将多层结构换算为当量三层体系 cm3细粒式沥青混凝土 cm5中粒式沥青混凝土 cm7粗粒式沥青混凝土 2 h粉煤灰三渣 3 h天然沙砾 土基MPaE0 27 0 MPaE160 3 MPaE600 2 MPa1200E y1 1 H MPa600E y2 2 H MPa27E0 44 44 1131212131111131 H H 751600 120031800 120015 7cmhhEEhEE 0 9 0 9 223322 H H 3850160 60049 5cmhhEE 1 H15 7 1 47 10 65 2 H49 5 4 65 10 65 2 1 600 0 5 1200 y y E E 2 27 0 045 600 o y E E 查图12 18得 0 15 1 1 15m 2 0 55m m312R3 0 7m m0 7 0 15 1 15 0 550 066a 0 230 MPMPa 5 确定粉煤灰三渣底部的弯拉应力 将多层结构换算为当量三层体系 cm3细粒式沥青混凝土 cm5中粒式沥青混凝土 cm7粗粒式沥青混凝土 2 h粉煤灰三渣 3 h天然沙砾 土基MPaE0 27 0 MPaE160 3 MPaE600 2 MPa600E y1 1 H MPa160E y2 2 H MPa27E0 444 12131321212211112 444 1 232 H H 38 71200 60051600 60031800 60056 7cm H H 50 hhEEhEEhEE hcm 1 H56 7 5 32 10 65 2 H50 4 70 10 65 2 1 160 0 27 600 y y E E 2 27 0 169 160 o y E E 查图12 19得 12 0 21 060 88mm m412R4 0 7m m0 7 0 1 1 0 0 40 028a 0 223 MPMPa 综上 该沥青路面以及基层都符合弯拉应力的要求 六 路面表面剪应力验算 六 路面表面剪应力验算 将多层结构换算为当量三层体系 cm3细粒式沥青混凝土 cm5中粒式沥青混凝土 cm7粗粒式沥青混凝土 2 h粉煤灰三渣 3 h天然沙砾 土基MPaE0 27 0 MPaE160 3 MPaE600 2 MPa v 750E 1 cm3 MPa v 600E 2 H MPa27E0 2 42 42 4 1213131222123312 2 42 42 4 H H 5 7500 60038600 60050160 60078 3cm vvvvvv hhEEhEEhEE 3 0 28 10 65 h H78 3 7 35 10 65 2 1 600 0 8 750 v v E E 2 27 0 045 600 o v E E 查图12 21 12 22得 0 3 1 126 1 1 032 2 0 980 0 3 0 417 m 1 1 06 2 0 94 12 0 3 0 3 0 7 0 417 1 06 0 940 29 mm pMPa 112 0 3 0 3 0 7 1 126 1 032 0 980 80pMPa 1 停车场 交叉口等缓慢制动处 时 0 2f 最大剪应力 最大压应力