路面结构设计

1、8 路面设计沥青路面设计包括原材料的调查与选择、 沥青混合料配合比以及基层材料配合比 设计、各项设计参数的测试与选定、 路面结构组合设计、 路面结构层厚度验算以 及路面结构方案的比选等。8.1 沥青混凝土路面概述一、路面结构设计的原则（1）路面结构设计应根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件，密切结 合当地实践经验，将路面作为一个整体考虑，进行综合设计。（2）在满足交通量和使用要求的前提下，应遵循“因地制宜、合理选材、方 便施工、利于养护、节约投资”的原则进行路面设计的技术经济比较，选择技术 先进，经济合理，安全可靠的方案。（3）应结合当地实践基础，积极推广成熟的科研成果，积极、慎重地运用行

2、 之有效的新材料、新工艺、新技术。（ 4）路面设计方案应充分考虑沿线环境保护、 自然生态的平衡，有利于施工、 养护工作人员的健康与安全。（5）为确保工程质量，应尽可能选择有利于机械化、工厂化施工的设计方案。 二、沥青路面结构设计理论与方法世界各国的沥青路面结构设计方法， 可分为经验法和力学经验法两大类。 经验法主要通过对实验路或使用道路的实验观测，建立路面结构（结构层组合、 厚度和材料性质）、车辆荷载（轴载大小和作用次数）和路面使用性能三者之间 的关系，如美国的加州承载比（CBR ）法和美国各州公路和运输工作协会（ AASHTO ）法。力学经验法应用于力学原理分析路面结构在荷载与环境作 用下的

3、力学响应量（应力、应变、位移） ，建立力学响应量与路面使用性能之间 的关系模型， 路面设计按使用要求， 运用关系模型完成结构设计。 我国现行的沥 青路面设计方法、美国的沥青学会（AI）法和壳牌（Shell）法均为力学一一经 验法。我国现行的公路沥青路面设计规范（JTG D50 2006）采用弹性层状体 系作力学分析基础理论， 以双圆垂直均布荷载作用下的路面整体沉降 （弯沉） 和结构层的层底拉应力作为设计指标，以疲劳效应为基础，处理轴载标准化转换与 轴载多次重复作用效应。8.2沥青路面的设计计算（1）设计交通资料:表8.1路面设计交通资料序 号车型名称前轴重（KN）后轴重（KN）后轴 数后轴轮组

4、 数后轴 距交通量（辆/ 昼夜）1小客车11.8281双轮组16172中客车SH13025.5555.11双轮组8503大客车CA5028.768.21双轮组1334小货车BJ13013.5527.21双轮组18175中货车CAD5024.568.61双轮组6926中货车EQ14023.769.21双轮组1027大货车JN15049101.61双轮组2458拖挂车五十 铃601003双轮组379注：设计年限为12年车道系数为=0.7交通量年平均增长值 7.17 %（2）轴载分析：路面设计以BZZ 100作为标准轴载，以设计弯沉值为指标验算沥青层层底拉应 力中的累计当量轴次。轴载换算轴载换算公式

5、:KN = GC?ni =1式中：N 以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时的标准轴载的当量轴 次（次/d）;被换算车型的各级轴载作用次数（次/d）;P 标准轴载（KN）;P 被换算车型的各级轴载（KN）;G 被换算车型的轴载系数；C2被换算车型的轮组系数，双轮组为1.0,单轮组为6.4,四轮组为0.38;K被换算车型的轴载级别。当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算；当轴间距小于3m时，双轴或多轴的轴数系数按下列公式计算：C厂11.2（m-1）式中：m轴数轴载换算结果如下表：表8.2轴载换算结果序 号车型PiC1C2niC1C2 ni(%)4.351小客车前轴11.816.416171后

6、轴2811161772中客车前轴25.5516.485015SH130后轴55.111850643大客车前轴28.716.41334CA50后轴68.211133264小货车前轴13.5516.418172BJ130后轴27.211181775中货车前轴24.516.469210CAD50后轴68.611692135设计年限内一个车道上累计当量轴次:Ne(1 $-1 365rNi续表序 号车型PiC1C2niC1C2 ni(%)4.356中货车EQ140前轴23.716.41022后轴69.211102217大货车JN150前轴4916.424571后轴101.6112452638拖挂车五十

7、铃前轴6016.47955后轴1003179237920累计当量轴次计算路面竣工后第一年日平均当量轴次：N1 = 92012（1 0.0717） -1 365 t920 0.7 0.0717= 4.25 106交通等级为中等交通。（3）路面各层结构及其力学参数（见下表）表8.3路面结构力学参数层位结构层材料名称厚度（cm）抗压模量（M Pa）20 C劈裂强度（M Pa）1细粒式沥青混凝 土614001.22粗粒式沥青混凝 土810001.03水泥稳定碎石2515000.64天然砂砾待定200土基回弹模量确定:该路段处于W 5区，为亚砂土和亚粘土，稠度为1.0,查得土基回弹模量为32.5.设计指

8、标确定：本二级公路的设计，以设计弯沉值作为设计标准，并进行层底拉应力计算。1）按弯沉指标要求计算天然砂砾层厚度 h4本公路为二级公路，根据规范，公路等级系数Ac =1.1，面层为沥青混凝土面层A =1.0，基层为半刚性基层，基层类型系数A =1.0。h 6cm E1 =140CMPa二 6cm e1= 1400MPah2 =8cmE2 =1000MPah3 = 25cm E3 =1500MPaH =:待定E= 1000MPah4 二待定 E200MPa土基E0 =32.5MPa十基E0 二 32.5MPa设计弯沉值：l600NeJ3.2AcAsAb= 600 (4.25 106).2 1.1

9、1.0 1.0= 31.18(0.01mm)ls、0.38 “ En 0.36综合修正系数：八1.63%。（p）= 1.63(31.18广气325 )0.362000 10.650.7= 0.543由 h0665 563，E2 斗 1000 4，E0 E2 储 O.。325，查诺谟 图得：a =6.75, K1 =1.85则K2E1ld2： K1F1200 汇 0.031182 0.7 10.65 6.75 1.85 0.543又查得 %=5.10m，即H=5.10X10.65=54.315cm,代入当量厚度换算公式得,55.315 =8 252.41500 1000h42001000解得 h

10、4 = 34.6 cm，取 h4 = 35cmJ sp2）各层材料的容许层底拉应力:Ks细粒式密级配沥青混凝土Ks0.09N0.22e0.09 (4.25 1O6)022= 2.351.22.35= 0.511MPa粗粒式密级配沥青混凝土Ks0.09N；22厂_ 0.09 (4.25 106)022- 1.1= 2.35SPKs1.02.35-0.426MP a水泥稳定碎石Ks =0.110.35 NeAc0.35 (4.25 106)。.11.1= 1.705二 SP0 6二r 二0.352MPa坊 r1.705（4）设计资料总结设计弯沉值为31.18（ 0.01mm），相关资料汇总如下表:表8.4设计资料汇总表材料名称H(cm)20 C抗压模量15C容许拉应力（MPa）中粒式沥青混凝土614000.511粗粒式沥青混凝土810000.426续表材料名称H(cm)20 C抗压模量15C容许拉应力(MPa)水泥稳定碎石2515000.352天然砂砾35200土基32.5(5)弯拉应力的验算1粗粒式沥青混凝土H9*。 25 叫駕 30 0嚅紅50.如:;=0.185MPa符合要求。3 Eh =