公路沥青路面设计方法

公路沥青路面的设计方法设计理论公路沥青路面设计采用双圆垂直均布荷载下的多层弹性连续系统理论，以设计曲线值为路面整体刚度的设计指标，计算路面结构厚度，对沥青混凝土表面层和半刚性材料基层、基层进行层底拉伸应力管理。设计过程1 .根据设计要求，按弯沉降或弯曲指标计算设计年限内车道的累积基准当量轴次，确定设计交通量和交通等级，建立表面层、基层类型，计算设计弯沉降值或允许弯曲应力。2 .以路基土类、干湿类型和路基横断面形式，将路基分为几个路段，确定各路段的地基回弹模量设计值。3 .参照本地区经验，制定了一些可行的路面结构组合和厚度方案，根据工程选材进行配比试验，测量各结构层材料的抗压弹性模量、裂纹强度等，确定各结构层的设计参数。4 .根据设计指标采用多层弹性系统理论设计程序计算或管理路面厚度。5 .必须管理防冻厚度对季节性冻结地区是否满足要求(本次设计不考虑冻结危害)。轴载荷分析路面设计以两轮单轴负载100kN为标准轴负载。1 .以设计曲线值为指标，管理沥青层底拉应力中的累积当量轴次1 )轴负荷换算轴负荷换算的计算公式： N=(7-1)计算结果如下表所示表7-1轴仔换算结果表(曲线)车种(kN )(次/日)(次/日)东风EQ140前轴23.7016.4后轴69.2011553111.48解放CA10B前轴19.4016.4后轴60.85113041.5350.45黄河JN150前轴49.0016.4后轴101.6011395423.24N=885.38注：轴负荷小于25kN的轴负荷不起作用。2 )累积当量轴旋转按照设计规范，二级公路沥青路面设计年限为12年，二车道车道系数为0.6年，取年均增长率。累积当量轴次数：2 .管理半刚性基层拉伸应力中的累积当量轴次1 )轴负荷换算的结果如下表所示表7 - 2轴仔换算结果表(半刚性基层的拉伸应力)车种(kN )(次/日)(次/日)东风EQ140后轴69.2011553解放CA10B后轴60.85113041.557.17黄河JN150后轴101.6011395448.48N=505.65注：轴载荷小于50kN的轴载荷不起作用2 )累积当量轴旋转四结构组合与材料选择1 .结构组合和材料按规范推荐结构，沿路建筑材料丰富，路面结构采用沥青混凝土(15cm )，基层采用二灰碎石(20cm )，基层采用石灰土(厚度未定)。二级公路表面层采用三层式沥青表面层。 表面层采用细粒式密合沥青混凝土(厚度3cm )，中间层采用中粒式密合沥青混凝土(厚度5cm )，下层采用粗粒式密合沥青混凝土(厚度7cm )。2 .各层材料的抗压弹性模量和裂纹强度抗压弹性模量取20的弹性模量，各值取指定范围的中央值，具体参数如下表7 - 3抗压弹性模量和裂纹强度表抗压弹性模量(MPa)200C裂纹强度(MPa )细粒式密合沥青混凝土14001.4中粒式密合沥青混凝土12001.0粗粒式密合沥青混凝土10000.8二灰碎石15000.5石灰土5500.2253 .土基回弹模量的确定制作该链接的地方在VI区，土基排斥弹性模量为30MPa。5设计指标的确定对二级公路，规范以设计曲线沉值为设计指标，进行结构层底拉应力管理。1 .设计的弯曲价值。 路面设计曲线值计算：该道路为二级道路，道路等级系数为1.1，表面层为沥青混凝土，表面层类型系数为1.0，半刚性基层，基层总厚度为20cm以上，基层类型系数为1.0。设计的曲线如下所示2 .各层材料允许层底拉伸应力1 )细粒式密合沥青混凝土=2.20=1.4/2.20=0.636MPa2 )中粒式密合沥青混凝土=2.20=1.0/2.20=0.455MPa3 )粗粒式密合沥青混凝土=2.42=0.8/2.42=0.331 MPa4 )二灰碎石=1.65=0.5/1.65=0.303 MPa5 )石灰土=2.12=0.225/2.12=0.106 MPa设计曲线值为33.09(0.01mm )，相关资料汇总于下表表7-4设计资料摘要表材料名称h(广告)抗压弹性模量E1(MPa )容许拉伸应力(MPa )2015细粒式精密倾斜沥青混凝土3140020000.636中粒式密配沥青混凝土5120018000.455粗粒式密配沥青混凝土7100014000.331二灰碎石2015000.303石灰土5500.106土基306确定石灰土层的厚度利用弯道沉降等效交换算法将路面换算成三层连续系统图7-1多层系统的转换图轮载荷P=0.7MPa，双重圆载荷半径=10.65cm要计算曲线的合并系数：=0.514研究三层系统的表面弯曲系数范数图由得到研究三层系统的表面弯曲系数范数图由=55.59取得： cm取得cm七层底拉应力管理15C下的抗压弹性模量为，细粒式密合沥青混凝土为2000MPa，中粒式密合沥青混凝土为1800MPa，粗粒式密合沥青混凝土为1400MPa。1 .关于细粒式沥青混凝土层研究了三层连续体系的上层底面的弯曲应力系数基准曲线图(上层中间层间连续)=00研究了三层连续系统的中层底面的弯曲应力系数基准曲线图(上层中间层间连续)=0.70.3411.2340.31=0.0910.6362 .关于中粒式沥青混凝土层=研究了三层连续体系的上层底面的弯曲应力系数基准曲线图(上层中间层间连续)=00研究了三层连续系统的中层底面的弯曲应力系数基准曲线图(上层中间层间连续)=0.263 .关于粗粒式沥青混凝土层研究了三层连续体系的上层底面的弯曲应力系数基准曲线图(上层中间层间连续)0研究了三层连续系统的中层底面的弯曲应力系数基准曲线图(上层中间层间连续)=1