沥青路面设计改实用课件

1、 沥青路面概述 沥青路面设计任务 沥青路面设计程序 沥青路面设计原则 沥青路面设计方法与步骤 沥青路面概述 我国路面设计以双轮组单轴载100kN作为标准轴载，以BZZ-100 表示 100kN d1.5d P=0.7MPa 路面结构设计采用路面结构设计采用双圆均布垂直荷载双圆均布垂直荷载作用下的作用下的弹性层状连续体系弹性层状连续体系理论进行计算，路面理论进行计算，路面 荷载及计算点如图所示。荷载及计算点如图所示。 A fp、 5 . 1 5 . 1 A BC 3 R pp 土基土基 1 E 2 E 1 n E 1 h 2 h 1 n h BC 0 EEn 1 1、路表设计弯沉值控制指标 式中

2、：L Ls s路表实际可能产生的回弹弯沉值 L Ld d路面设计弯沉值 2 2、容许拉应力验算指标： 3 3、容许切应力验算指标： sd LL mR mR w弯沉定义：路面在车轮荷载作用下产生的垂直位移值。 弯沉包括：弹性弯沉（回弹弯沉）、残余弯沉。 总弯沉= =弹性弯沉+ +残余弯沉。 w为了控制路基路面的总变形，防止网裂、沉陷、车辙， 使路面库有足够的整体刚度和强度，可以利用路面回 弹弯沉值L L0 0可表征路面的强度；路面弯沉值愈大，路面 抵抗垂直变形的能力愈弱。 w设计弯沉：根据设计年限内一个车道上预测通过的累 计当量轴次、公路等级、路面结构类型而确定的路标 设计弯沉值。 规范条文规范

3、条文 8.0.5 设计弯沉值应根据公路等级、设计年限内累计标准当量轴次、设计弯沉值应根据公路等级、设计年限内累计标准当量轴次、 面层和基层类型按式面层和基层类型按式(8.0.5-1)计算确定。计算确定。 bsced AAANl 2 . 0 600 式中：式中：ld 设计弯沉值（设计弯沉值（0.01mm）；）； Ne设计年限内一个车道累计当量轴次设计年限内一个车道累计当量轴次(次次)； Ac公路等级系数，高速公路、一级公路为公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0，二级公路为，二级公路为1.1, 三、四级公路为三、四级公路为1.2； As面层类型系数，沥青混凝土面层为面层类型系数，沥青混凝土面层

4、为1.0；热拌和冷拌沥青碎石、；热拌和冷拌沥青碎石、 上拌下贯或贯入式路面、沥青表面处治为上拌下贯或贯入式路面、沥青表面处治为1.1。 Ab路面结构类型系数，半刚性基层沥青路面为路面结构类型系数，半刚性基层沥青路面为1.0；柔性基层；柔性基层 沥青路面为沥青路面为1.6。 原规范的说明己论述了半刚性基层和柔性结构层的路面结构系数原规范的说明己论述了半刚性基层和柔性结构层的路面结构系数 Ab分别为分别为1.0和和1.6的来源。的来源。 对采用柔性结构层和半刚性基层组合而成混合式基层的路面，是对采用柔性结构层和半刚性基层组合而成混合式基层的路面，是 从柔性向半刚性过渡的结构，设计弯沉值应界于二者之

5、间，路面结从柔性向半刚性过渡的结构，设计弯沉值应界于二者之间，路面结 构系数构系数Ab可采用内插的方法处理。可采用内插的方法处理。 对于交通量较大的柔性路面结构，目前尚处于研究阶段，缺乏工对于交通量较大的柔性路面结构，目前尚处于研究阶段，缺乏工 程实践经验，因此采用柔性路面结构时，应结合国外经验和国内实程实践经验，因此采用柔性路面结构时，应结合国外经验和国内实 际，慎重为之。际，慎重为之。 说明说明 规范条文规范条文 8.0.6 沥青混凝土层、半刚性材料基层、底基层以拉应力为设计或验沥青混凝土层、半刚性材料基层、底基层以拉应力为设计或验 算指标时，材料的容许拉应力应按下式计算：算指标时，材料的

6、容许拉应力应按下式计算： S S R K 式中：式中：R路面结构层材料的容许拉应力路面结构层材料的容许拉应力(MPa); S沥青混凝土或半刚性材料的极限劈裂强度沥青混凝土或半刚性材料的极限劈裂强度(MPa)； KS抗拉强度结构系数。抗拉强度结构系数。 规范条文规范条文 1 对沥青混凝土的极限劈裂强度，系指对沥青混凝土的极限劈裂强度，系指15时时的极限的极限劈裂劈裂强度；对水强度；对水 泥稳定类材料系指龄期为泥稳定类材料系指龄期为90d的极限劈裂强度；对二灰稳定类、石灰稳定的极限劈裂强度；对二灰稳定类、石灰稳定 类材料系指龄期为类材料系指龄期为180d的极限劈裂强度；的极限劈裂强度；对水泥粉煤灰

7、稳定类材料系指对水泥粉煤灰稳定类材料系指 龄期为龄期为120d的极限劈裂强度。的极限劈裂强度。 2 对沥青混凝土层的抗拉强度结构系数，按下式计算：对沥青混凝土层的抗拉强度结构系数，按下式计算： ceS ANK/09. 0 22. 0 对无机结合料稳定集料类的抗拉强度结构系数，按下式计算：对无机结合料稳定集料类的抗拉强度结构系数，按下式计算： ceS ANK/35. 0 11. 0 对无机结合料稳定细粒土类的抗拉强度结构系数，按下式计算：对无机结合料稳定细粒土类的抗拉强度结构系数，按下式计算： ceS ANK/45. 0 11. 0 1 1）公路沥青路面设计规范以设计弯沉值作 为路面结构控制指标

8、， 2 2）对于高速公路、一级、二级公路沥青混凝土 面层和半刚性基层，应验算层底拉应力是否满 足相应的容许拉应力的要求。 3 3）城市道路设计时，还需计算沥青路面表面最 不利点的剪应力，它应满足沥青路面容许剪应 力的要求。 4 4）季节性冻冻地区，沿应验算防冻厚度是否满 足要求。 确定合理路面等级； 选择适合的路面类型； 进行结构组合设计 计算路面厚度； 路面结构方案的比选。 新建沥青路面通常按以下步骤进行路面结构设计： 1 1根据设计任务书的要求，确定路面等级和面层类型，计算 设计年限内一个车道的累计当量轴次和设计弯沉值。 2 2按路基土类与干湿类型，将路基划分为若干路段（在一般 情况下路段

9、长度不宜小于500m,500m,若为大规模机械化施工，不 宜小于1Km1Km），确定各路段土基回弹模量值。 3 3根据已有经验和规范推荐的路面结构，拟定几种可能的路 面结构组合与厚度方案，根据选用的材料进行配合比试验及 测定各结构层材料的抗压回弹模量、抗拉强度，确定各结构 层材料设计参数。 4 4根据设计弯沉值计算路面厚度。对高速公路、一级公路、二 级公路沥青混凝土面层和半刚性基层材料的基层、底基层，应 验算拉应力是否满足容许拉应力的要求。如不满足要求，或调 整路面结构层厚度，或变更路面结构组合，或调整材料配合比， 提高材料极限抗拉强度，再重新计算。对于季节性冰冻地区的 高级和次高级路面，尚应

10、验算防冻厚度是否满足要求。 5 5进行技术经济比较，确定路面设计方案。 为达到沥青路面设计技术先进、经济合理，路面安全适 用并与周围环境相协调的目的，在设计工作中应遵循下列原 则： 1 1应根据使用要求与当地的自然条件在充分掌握设计资料的基 础上，按面层耐久、基层坚实、土基稳定的要求进行综合设 计。 2 2应贯彻因地制宜、合理选材的原则，结合当地经验拟定几种 路面结构方案，进行分析比较，并优先选用便于机械化施工 和质量管理的方案。 3 3应从技术经济上论证是否有必要考虑分期修建。对分期修建 的路面工程，设计时应统筹安排结构层次与厚度，使前期工 程能被后期所用。 4 4加强调查研究，认真总结经验

11、，积极采用并推广新技术、新 材料、新工艺、新设备。 以上四项设计原则中，将路基路面作为一个整体结构进行设计是最 主要的原则之一，通常称为路基路面综合设计。在进行路面设计时，要 充分体现路基稳定、基层坚实、面层耐久的重要原则。 将不同车型组合而成的混合交通量换算 成某种统一轴载的当量轴次，将该统一轴载称为标 准轴载。 采用双轮组单后轴100kN100kN为标准轴 载，BZZ-100BZZ-100。当轴载25kN25kN和轴载130kN25kN25kN的各级轴载均应进行换算） 2 2）半刚性基层层底拉应力验算（当轴载50kN50kN的各 级轴载均应进行换算） 8 12 1 k i i i P NC

12、 C n P 设计年限内，考虑车道数量影响后，一个车道 上的当量轴次总合。 涉及：初期日交通量、远景交通量、设计车道 累计标准轴载作用次数 远景设计年限交通量，单位（ 次/ /日 ）： 设计年限内设计车道上的累计当量轴次 1 1 1 t t NN 1 11365 t e NN 根据公路工程可行性研究报告，可知该公路在预测第一年日 平均交通量见表13-5，预测交通量增长率为7.0%，设计年限为15 年。 表13-5 近期交通组成与交通量 车型分类代表车型数量（辆/d） 大客车黄海DD640400 中型货车 东风EQ140300 解放CA10B400 重型货车 黄河JN162A300 尼桑CWL4

13、0HD250 铰接挂车 东风SP9250180 尤尼克2766型60 表6-6 各代表车型轴载 汽车车型 前轴重 （KN） 后轴重 （KN） 后轴数 后轴轮组 数 后轴距 （m） 黄海DD6403272.212 东风EQ14023.768.712 解放CA10B244812 黄河JN162A7392.5222 尼桑 CWL40HD 5093.8222 东风SP925050.7113.3324 尤尼克2766型67102.5422 1. 按弯沉与沥青层底弯拉应力指标进行换算按弯沉与沥青层底弯拉应力指标进行换算 以尼桑CWL40HD为例： 前轴： 后轴： 则对于尼桑CWL40HD：250辆/d相当

14、于标准轴载作用416.3+78.5=495次 /d。 12 50,1,6.4,1,250 ii PKN CCmn 4.35 50 1 6.4 250 ()78.5 100 N 12 93.8,1 1.2(1)2.2,1.0,2,250 ii PKN CmCmn 4.35 93.8 2.2 1.0 250 ()416.3 100 N 同理可求出，黄海DD640：400辆/d相当于标准轴载作用115次/d； 东风EQ140：300辆/d相当于标准轴载作用62次/d；解放CA10B：400辆/d 相当于标准轴载作用22次/d；黄河JN162A：300辆/d相当于标准轴载作用 959次/d；东风SP9

15、250：180辆/d相当于标准轴载作用990次/d；尤尼克 2766型：60辆/d相当于标准轴载作用375次/d。 因此，可获得第一年日均当量轴次为3018次/d。 则设计年限内，以设计弯沉和沥青层底拉应力为指标时，一个车道 累计当量轴次为： 15 4 1 (1)1 365(1 0.07)1 365 3018 0.51384.1 10 0.07 t e NN 2. 按半刚性材料层底弯拉应力指标进行换算按半刚性材料层底弯拉应力指标进行换算 以尼桑CWL40HD为例： 前轴： 后轴： 则对于尼桑CWL40HD：250辆/d相当于标准轴载作用18.1+449.5=468 次/d。 12 50,1,1

16、8.5,1,250 ii PKN CCmn 8 50 1 18.5 250 ()18.1 100 N 12 93.8,1 2(1)3,1.0,2,250 ii PKN CmCmn 8 93.8 3.0 1.0 250 ()449.5 100 N 则对于尼桑CWL40HD：250辆/d相当于标准轴载作用 18.1+449.5=468次/d。 同理可求出，黄海DD640：400辆/d相当于标准轴载作用30次 /d；东风EQ140：300辆/d相当于标准轴载作用15次/d；解放CA10B： 400辆/d相当于标准轴载作用1次/d；黄河JN162A：300辆/d相当于 标准轴载作用930次/d；东风S

17、P9250：180辆/d相当于标准轴载作用 1481次/d；尤尼克2766型：60辆/d相当于标准轴载作用557次/d。 因此，可获得第一年日均当量轴次为3482次/d。 则设计年限内，以半刚性材料层底拉应力为指标时，一个车道累 计当量轴次为： 根据累计当量轴次的计算结果，按照表7-4的规定，确定本公 路交通等级为重交通。 15 4 1 (1)1 365(1 0.07)1 365 3482 0.51596.9 10 0.07 t e NN 0.2 600 csb e AAA N d L 1.表面使用品质长期稳定原则：表面使用品质长期稳定原则：沥青路面设计规范沥青路面设计规范 对对平整度、抗滑性

18、能、高温稳定性、水稳性、抗裂性能平整度、抗滑性能、高温稳定性、水稳性、抗裂性能 提出了相应技术指标要求。提出了相应技术指标要求。 材料类型材料类型 3030202030 30 20 20 动稳定度动稳定度（次（次/ /mmmm） 普通沥青上普通沥青上 中面层中面层 800-1000800-1000600-800600-800600600 改性沥青上改性沥青上 中面层中面层 2400240028002800 200020002400240018001800 高温动稳定度要求 一）结构组合设计原则 2.强度刚度与层位相匹配的原则：车辆荷载与环境影响 （如温度、降雨）自上而下逐渐衰减，因此对材料的强

19、 度刚度要求也自上而下降低。 细粒式沥青混凝土4cm 中粒式沥青混凝土6cm 沥青稳定碎石24cm ？水泥稳定碎石63cm 水泥稳定碎石63cm 级配碎石15cm 土 基 细粒式沥青混凝土4cm 中粒式沥青混凝土6cm 粗粒式沥青混凝土8cm ？水泥稳定碎石34cm 水泥稳定碎石34cm 二灰土20cm 土 基 细粒式沥青混凝土4cm 中粒式沥青混凝土6cm 沥青稳定碎石12cm 级配碎石15cm ？水泥稳定碎石32cm 水泥稳定碎石32cm 水泥稳定碎石20cm 细粒式沥青混凝土4cm 中粒式沥青混凝土6cm 沥青稳定碎石10cm ？水泥稳定碎石35cm 水泥稳定碎石35cm 级配碎石20c

20、m 土 基 土 基 柔性路面柔性路面半刚性基层沥青路面半刚性基层沥青路面 夹层式组合基层沥青路面夹层式组合基层沥青路面组合基层沥青路面组合基层沥青路面 表面层表面层表面层表面层 中、下中、下中、下中、下 面面面面层层层层 半刚性半刚性半刚性半刚性 基基基基层层层层 底基层底基层底基层底基层 土土土土基基基基 3.就地取材原则：例如设计路段有丰富的碎石、砂砾材 料、石灰，沿线有水泥厂，因此基层材料采用水泥稳定 碎石而不采用二灰稳定碎石，底基层采用石灰土而不用 二灰土。 细粒式沥青混凝土4cm 中粒式沥青混凝土6cm 沥青稳定碎石24cm ？水泥稳定碎石63cm 水泥稳定碎石63cm 级配碎石15

21、cm 土 基 细粒式沥青混凝土4cm 中粒式沥青混凝土6cm 粗粒式沥青混凝土8cm ？水泥稳定碎石34cm 水泥稳定碎石34cm 二灰土20cm 土 基 细粒式沥青混凝土4cm 中粒式沥青混凝土6cm 沥青稳定碎石12cm 级配碎石15cm ？水泥稳定碎石32cm 水泥稳定碎石32cm 水泥稳定碎石20cm 细粒式沥青混凝土4cm 中粒式沥青混凝土6cm 沥青稳定碎石10cm ？水泥稳定碎石35cm 水泥稳定碎石35cm 级配碎石20cm 土 基 土 基 柔性路面柔性路面半刚性基层沥青路面半刚性基层沥青路面 夹层式组合基层沥青路面夹层式组合基层沥青路面组合基层沥青路面组合基层沥青路面 表面层

22、表面层表面层表面层 中、下中、下中、下中、下 面面面面层层层层 半刚性半刚性半刚性半刚性 基基基基层层层层 底基层底基层底基层底基层 土土土土基基基基 层。 潮湿的土路基上，应铺设石灰土或砂砾垫层。 高等级公路路面结构类型 半刚半刚 性基性基 层沥层沥 青路青路 面面 沥青面层沥青面层12-1812-18cmcm 半刚性半刚性基层基层3636cm?cm? 半刚性半刚性或或柔性柔性底基层底基层 2020cm?cm? 垫层垫层 柔性柔性 沥青沥青 路面路面 沥青面层沥青面层10-1210-12cmcm 柔性柔性基层基层2424cm?cm? 柔性柔性材料底基层材料底基层 1515cm?cm? 垫层垫

23、层 贫贫砼砼 基层基层 沥青沥青 路面路面 沥青面层沥青面层10101818cmcm 贫砼贫砼基层基层18-2618-26cmcm 半刚性半刚性底基层底基层3535cm?cm? 垫层垫层 混合混合 式沥式沥 青路青路 面面 沥青面层沥青面层10-1210-12cmcm 柔性柔性基层基层1212cm?cm? 半刚性半刚性底基层底基层 3535cm?cm? 垫层垫层 二级、三级公路路面结构 二二 级级 公公 路路 路路 面面 结结 构构 面面 层层 沥青混凝土沥青混凝土6-6- 1212cmcm( (沥青贯入式碎沥青贯入式碎 石石5-85-8cmcm或或沥青混凝沥青混凝 土土3-43-4cmcm+

24、 +沥青贯入式沥青贯入式 碎石碎石4-64-6cm)cm) 基基 层层 半刚性半刚性材料材料基层基层20-20- 3636cmcm( (水泥稳定碎石水泥稳定碎石 或砂砾；或砂砾；石灰石灰、粉煤粉煤 灰稳定碎石灰稳定碎石或砂砾，或砂砾， 石灰稳定集料石灰稳定集料) ) 底底 基基 层层 半刚性半刚性材料材料底基层底基层 10-2010-20cmcm或或级配碎石级配碎石 三三 级级 公公 路路 路路 面面 结结 构构 面面 层层 沥青表面处治沥青表面处治3-53-5cmcm 或热拌沥青碎石混合或热拌沥青碎石混合 料料 基基 层层 半刚性材料基层半刚性材料基层20-20- 3636cmcm( (水泥

25、稳定碎石水泥稳定碎石 或砂砾；石灰、粉煤或砂砾；石灰、粉煤 灰稳定碎石或砂砾，灰稳定碎石或砂砾， 石灰稳定集料石灰稳定集料) ) 底底 基基 层层 半刚性材料底基层半刚性材料底基层 10-2010-20cmcm或级配碎石或级配碎石 高等级公路沥青混合料级配选择建议 中面层厚度一般为50-60mm，宜选择以粗集料为主的 骨架密实型沥青混凝土(AC-20)。 表面层一般为30-50mm，用密级配抗滑层(AK-13或 AK-16或SMA-13等类型)。 下面层，厚度一般为60-80mm，宜设计密级配沥青混 合料(AC-20或AC-25)。 结构层类型结构层类型施工最小厚度（施工最小厚度（cm）结构层

26、的适宜厚度（结构层的适宜厚度（cm） 沥青混凝土沥青混凝土 热拌沥青碎热拌沥青碎 石石 粗粗 粒粒 式式5.068 中中 粒粒 式式4.046 细细 粒粒 式式2.52.54 沥青石屑沥青石屑1.51.525 沥青砂沥青砂1.01.01.5 沥青贯入式沥青贯入式4.048 沥青上拌下贯式沥青上拌下贯式6.0610 沥青表面处治沥青表面处治1.0层铺层铺13，拌和，拌和24 水泥稳定类水泥稳定类15.01620 石灰稳定类石灰稳定类15.01620 石灰工业废渣类石灰工业废渣类15.01620 级配碎、砾石级配碎、砾石81015 泥结碎石泥结碎石81015 填隙碎石填隙碎石101012 结构层最

27、小厚度和适宜厚度 6.6. 根据以上数据并利用设计程序求算某一个结构层的厚度。 0 E d L mR m m p 130122 121 , n m n hEEhhE f EEE 路面设计与计算菜单 路面设计与计算菜单 点击“沥青路面结构厚度计算”后，弹出窗口，选择计算类型、设计内容、 公路等级以及是否验算防冻厚度，并输入设计弯沉值、路面结构层数、设计层位、 土基回弹模量和设计层最小厚度。 路面设计与计算菜单 点击路面参数输入按钮，弹出窗口，输入各结构 层抗压回弹模量实测值、容许弯拉应力、厚度等之后， 点击确定，回到如图所示窗口。 设计实例设计实例1 1 甲乙两地之间计划修建一条四车道的一级公路

28、，在使用期内交甲乙两地之间计划修建一条四车道的一级公路，在使用期内交 通量的年平均增长率为通量的年平均增长率为10%10%。该路段处于。该路段处于IV7IV7区，为粉质土，区，为粉质土， 稠度为稠度为1.001.00，沿途有大量碎石集料，并有石灰供给，预测该路，沿途有大量碎石集料，并有石灰供给，预测该路 竣工后第一年的交通组成如下表所示，试进行路面结构设计竣工后第一年的交通组成如下表所示，试进行路面结构设计 车型前轴重后轴重后轴数后轴轮组 数 后轴距交通量 三菱29.348.01双轮组-300 黄河58.6114.01双轮组-400 江淮45.1101.51双轮组-400 解放31.378.0

29、3双轮组 3m 300 湘江23.173.22双轮组 3m 400 东风26.556.72双轮组 3m 400 1 1、轴载分析之轴载换算（弯沉及沥青层弯拉应力分析时）轴载分析之轴载换算（弯沉及沥青层弯拉应力分析时） 车型Pi(KN)C1C2niC1C2ni(Pi/P)4.35 三菱 前轴29.316.43009.2 后轴48.01130012.3 黄河 前轴58.616.4400250.4 后轴114.011400707.3 江淮 前轴45.116.440080.2 后轴101.511400426.8 解放 前轴31.316.430012.3 后轴78.031300305.4 湘江后轴73.

30、221400205.9 东风 前轴26.516.44007.93 后轴56.72.2140074.6 2092.33 轴载分析之轴载换算（半刚性层弯轴载分析之轴载换算（半刚性层弯 拉应力分析时）拉应力分析时） 车型Pi(KN)C1C2niC1C2ni(Pi/P)8 黄河 前轴58.6118.5400102.9 后轴114.0114001141.0 江淮 后轴101.511400450.6 解放 后轴78.031300123.3 湘江 后轴73.22140065.9 东风后轴56.73140012.8 1896.5 2 2、轴载分析之累计标准轴载作用次数（累计当量轴次）、轴载分析之累计标准轴载作

31、用次数（累计当量轴次） 作弯沉计算及沥青层底弯拉应力验算时 作半刚性基层层底弯拉应力验算时 15 6 (1)1 365(1 0.1)1 365 2092.33 0.4510.9 10 0.1 t e NN （次） 15 6 (1)1 365(1 0.1)1 365 1896.5 0.459.89 10 0.1 t e NN （次） 规范中的“沥青混合料类型选择 ” 3 3、初拟结构组合和材料选取、初拟结构组合和材料选取 设计年限内一个行车道上的累计标准轴次为九百 万次左右。根据规范推荐结构，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 (15cm)，基层采用水泥碎石（

32、取 25cm），底基层采用石灰土（厚度待定）。 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4cm)，中面层采用中粒式密级 配沥青混凝土 (厚度 5cm)，下面层采用粗粒式 密级配沥青混凝土 (厚度 6cm) 。 4. 4. 各层材料的抗压模量与劈裂强度各层材料的抗压模量与劈裂强度 查表得到各层材料的抗压回弹模量和劈裂强度。 抗压回弹模量取20的模量，得到20的抗压回 弹模量： 细粒式密级配沥青混凝土为1400MPa，中粒式密级 配沥 青混凝土为1200MPa，粗粒式密级配沥青混凝土为 1000MPa，水泥碎石为1500MPa，石灰土550MPa。 各层材料的劈裂强度：细粒式

33、密级配沥青混凝 土为1.4MPa，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0.225MPa。 5. 5. 土基回弹模量的确定土基回弹模量的确定 该路段处于IV区，为粉质土，稠度为1.00 ，查表：二级自然区划各土组土基回 弹模量参考值（MPa），查得土基回弹模量为40MPa 6. 6. 设计指标的确定设计指标的确定-设计弯沉值设计弯沉值 本公路为一级公路，公路等级系数 取1.0，面层是沥青混凝土，面层类型系数 取1.0，半刚性基层，底基层总厚度大于 20cm，基层类型系数取1.0。 设计弯沉值为： 0.260.2 60060

34、0 (10.9 10 )1.0 1.0 1.023.47(0.01) decsb lNA A Amm 7. 7. 设计指标的确定设计指标的确定容许拉应力容许拉应力 细粒式密级配沥青混凝土： 中粒式密级配沥青混凝土： 0.2260.22 0.090.09 1.0 (10.9 10 ) 3.18 1.0 1.4 0.44() 3.18 ae s c sp R s A N K A MPa K 0.2260.22 0.090.09 1.0 (10.9 10 ) 3.18 1.0 1.0 0.3144() 3.18 ae s c sp R s A N K A MPa K 7. 7. 设计指标的确定设计指

35、标的确定容许拉应力容许拉应力 粗粒式密级配沥青混凝土 水泥碎石： 0.2260.22 0.090.09 1.0 (10.9 10 ) 3.18 1.0 0.8 0.25() 3.18 ae s c sp R s A N K A MPa K 0.1160.11 0.350.35 (9.89 10 ) 2.05 1.0 0.5 0.244() 2.05 e s c sp R s N K A MPa K 7. 7. 设计指标的确定设计指标的确定容许拉应力容许拉应力 石灰土： 0.1160.11 0.450.45 (9.89 10 ) 2.65 1.0 0.225 0.085() 2.65 e s c

36、 sp R s N K A MPa K 8. 8. 总结设计资料总结设计资料 设计弯沉值为23.47（0.01mm） 材料名称h（cm）20模量(MPa)容许拉应力（MPa） 细粒式沥青混凝 土 414000.44 中粒式沥青混凝 土 512000.3144 粗粒式沥青混凝 土 610000.25 水泥碎石2515000.244 石灰土？5500.085 土基40 9 9、确定石灰土层厚度、确定石灰土层厚度 通过程序设计计算得到，石灰土的厚度为24.5cm，实际路面结构的路表实测弯沉值为23.47(0.01mm)， 沥青面层的层底均受压应力，水泥碎石层底的最大拉应力为0.1223MPa，石灰土

37、层底最大拉应力为 0.075MPa。上述设计结果满足设计要求。 搜集调查交通量并 计算累计标准轴次 根据交通、道路设计等级 等资料计算设计弯沉 气象资料、材料调 查及混合料试验 确定土基干湿类型、 回弹模量 拟 定 路 面 结 构 方 案 确定材料抗压回弹模量 按设计弯沉计算路面厚度 是否验算拉力 确定路面材料抗拉强度 确定容许疲劳拉应力R R 计算层底拉应力m mR R？ 是否增加厚度 是否调整材料 是否验算防冻厚度 是否有其他方案 技术经济比选，确 定采用的路面结构 总厚度防 冻厚度？ 否否 否否 否否 验算验算 合格合格 不不 合合 格格 有有 不满足不满足 满足满足 否否 是是 是是

38、1.基本资料基本资料 路段所在地区基本资料路段所在地区基本资料 某新建高速公路地处某新建高速公路地处2区，为双向四车道，拟采用沥青路面结构，区，为双向四车道，拟采用沥青路面结构， 进行施工图设计，沿线土质为中液限粘性土，填方路基高进行施工图设计，沿线土质为中液限粘性土，填方路基高1.8m，地下水，地下水 位距路床位距路床2.4m； 年降雨量为年降雨量为620mm/年，最高气温年，最高气温35，最低气温，最低气温-31，平均冻结指，平均冻结指 数为数为882d，最大冻结指数为，最大冻结指数为1225d。 基本资料基本资料 土基回弹模量的确定（略）土基回弹模量的确定（略） 设计路段路基处于中湿状态

39、，路基土为中液限粘质土，根据室内试设计路段路基处于中湿状态，路基土为中液限粘质土，根据室内试 验法确定土基回弹模量设计值为验法确定土基回弹模量设计值为40MPa。 交通量调查资料交通量调查资料 根据工程可行性研究报告可知路段所在地区近期交通量调查资料根据工程可行性研究报告可知路段所在地区近期交通量调查资料 （表（表A.1.3）。沥青路面交通轴载分析年限为）。沥青路面交通轴载分析年限为15年，预测交通量增长率前年，预测交通量增长率前 五年为五年为8.0% 、之后五年为、之后五年为7.0%，最后五年为，最后五年为5.0% 车型分类代表车型数量（辆/日） 小客车桑塔纳20002280 中客车江淮AL

40、6600220 大客车黄海DD680450 轻型货车北京BJ130260 中型货车东风EQ140660 重型货车黄河JN163868 铰接挂车东风SP9250330 近期交通组成与交通量 设计轴载设计轴载 累计轴次计算结果如下表所示，属于重交通等级。累计轴次计算结果如下表所示，属于重交通等级。 汽车车型前轴重 (KN) 后轴重 (KN) 后轴数后轴 轮组数 后轴距 (m) 日交通 量(日/辆) 北京BJ130型 轻型货车 13.427.4120260 东风EQ140型23.669.3120660 东风SP9250型50.7113.3324330 黄海DD680型 长途客车 49.091.512

41、0450 黄河JN163型58.6114.0120868 江淮AL6600型17.026.5120220 换算方法弯沉及沥青层拉应力指标半刚性层拉应力指标 累计交通轴次2098万次2673万次 初拟路面结构初拟路面结构 根据本地区的路用材料，结合已有工程经验与典型结构，拟定了三根据本地区的路用材料，结合已有工程经验与典型结构，拟定了三 个结构组合方案。按计算法确定方案一、方案二的路面厚度；按验算法个结构组合方案。按计算法确定方案一、方案二的路面厚度；按验算法 验算方案三的结构厚度。根据结构层的最小施工厚度、材料、水文、交验算方案三的结构厚度。根据结构层的最小施工厚度、材料、水文、交 通量以及施

42、工机具的功能等因素，初步确定路面结构组合与各层厚度如通量以及施工机具的功能等因素，初步确定路面结构组合与各层厚度如 下：下： 方案一方案一 4cmAC13-C(细粒式沥青混凝土细粒式沥青混凝土) + 6cmAC20-C(中粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土) + 8cmAC25-F(粗粒式沥青混凝土粗粒式沥青混凝土) + 38cm水泥稳定碎石基层水泥稳定碎石基层+ ？二灰土底？二灰土底 基层，以二灰土为设计层。基层，以二灰土为设计层。 方案二方案二 4cmAC13-C(细粒式沥青混凝土细粒式沥青混凝土) + 8cmAC20-C(中粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土) + 18cmATB（密级配大粒径沥

43、青碎石）（密级配大粒径沥青碎石）+ 33cm级配碎石。级配碎石。 方案三方案三 4cmAC13-C(细粒式沥青混凝土细粒式沥青混凝土) + 8cmAC20-C(中粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土) + 14cmATB（密级配大粒径沥青碎石）（密级配大粒径沥青碎石）+ ？水泥稳定砂砾？水泥稳定砂砾+ 18cm级配砂砾级配砂砾 垫层，以水泥稳定砂砾为设计层。垫层，以水泥稳定砂砾为设计层。 B.路面材料配合比设计与设计参数的确定路面材料配合比设计与设计参数的确定 试验材料的确定试验材料的确定 半刚性基层所用集料与结合料取自沿线料场，沥青选用半刚性基层所用集料与结合料取自沿线料场，沥青选用A级级90#，

44、上，上 面层采用面层采用SBS改性沥青，技术指标均符合改性沥青，技术指标均符合公路沥青路面施工技术规范公路沥青路面施工技术规范 相关规定。相关规定。 路面材料配合比设计（略）路面材料配合比设计（略） 路面材料抗压回弹模量的确定路面材料抗压回弹模量的确定 根据设计配合比，选取工程用各种原材料，测定设计参数。根据设计配合比，选取工程用各种原材料，测定设计参数。 1 按照按照公路工程无机结合料稳定材料试验规程公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JTJ057）中规定）中规定 的顶面法测定半刚性材料的抗压回弹模量。的顶面法测定半刚性材料的抗压回弹模量。 水泥稳定碎石抗压回弹模量均值为水泥稳定碎石抗压回弹

45、模量均值为3188，方差为，方差为782； 二灰稳定砂砾抗压回弹模量均值为二灰稳定砂砾抗压回弹模量均值为3617，方差为，方差为634； 二灰土抗压回弹模量均值为二灰土抗压回弹模量均值为2091，方差为，方差为688。 2 按照按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052)中规定的方中规定的方 法测定沥青混合料的抗压回弹模量，测定法测定沥青混合料的抗压回弹模量，测定20、15的抗压回弹模量，的抗压回弹模量， 各种材料的试验结果与设计参数见下表：各种材料的试验结果与设计参数见下表： 材料名称材料名称 20抗压模量（抗压模量（MPa）15抗压回弹模量（抗压回弹

46、模量（MPa） Ep 方差方差Ep-2 Ep 方差方差Ep-2Ep+2 Ep代 代 Ep代 代 AC13-C19912011589268034419923368 AC20-C14251051215217518718012549 AC25-F9785586813206012001440 ATB 12481161016171515614032027 材料名称材料名称 抗压模量（抗压模量（MPa） Ep 方差方差Ep-2Ep+2 Ep代 代 水泥稳定碎石水泥稳定碎石318878216244752 二灰土二灰土20915509913191 二灰稳定砂砾二灰稳定砂砾261723421493085 级配碎

47、石级配碎石400 级配砂砾级配砂砾250 半刚性材料及其他材料抗压回弹模量测定与参数取值 3 路面材料劈裂强度测定路面材料劈裂强度测定 根据设计配合比，选取工程用各种原材料，测定规定温度和龄期的根据设计配合比，选取工程用各种原材料，测定规定温度和龄期的 材料劈裂强度。按照材料劈裂强度。按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052)与与 公路工程无机结合料稳定材料试验规程公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JTJ057）中规定的方法进）中规定的方法进 行。行。 材料名称材料名称AC13-CAC20-CAC25-FATB 水泥稳定水泥稳定 碎石碎石 二灰土二灰

48、土 二灰稳定二灰稳定 砂砾砂砾 劈裂强度劈裂强度 （MPa） 1.21.00.80.60.60.30.6 路面材料劈裂强度 C.路面结构层厚度确定路面结构层厚度确定 1 方案一的结构厚度计算方案一的结构厚度计算 序 号 材料 名称 20 抗压模量 (MPa) 15 抗压模量 (MPa) 弯拉强度 (MPa) 厚度(cm) 层底拉 应力 (MPa) 容许拉 应力(MPa) 均值标准差均值标准差 1 细粒式沥青 混凝土 199120126803441.24-0.170.46 2 中粒式沥青 混凝土 142510521751871.060.060.38 3 粗粒式沥青 混凝土 97855132060

49、0.88-0.020.31 4 水泥 稳定碎石 318878231887820.6380.170.26 5二灰土209155020915500.3？0.10.1 6土基400- 结构厚度计算结果 该结构为半刚性基层，沥青路面的基层类型系数为该结构为半刚性基层，沥青路面的基层类型系数为1.0，设计弯沉值，设计弯沉值 为为20.60 (0.01mm)。利用设计程序计算出满足设计弯沉指标要求的结构层。利用设计程序计算出满足设计弯沉指标要求的结构层 厚度为厚度为11.7cm； 满足层底拉应力要求的结构层厚度为满足层底拉应力要求的结构层厚度为28.2cm。设计厚度。设计厚度 取取30 cm。路表计算弯沉

50、为。路表计算弯沉为 15.39 (0.01mm)，各结构层的验算结果如表所，各结构层的验算结果如表所 示。示。 2 方案二的结构厚度计算方案二的结构厚度计算 结构厚度计算结果 序 号 结构层材料名称 平均抗压 模量(Mpa) 抗压模 量标准 差(Mpa) 平均 弯拉 模量 (Mpa) 弯拉 模量 标准 差 (Mpa) 弯拉 强度 (Mpa) 厚度 (cm) 层底 拉应 力 (MPa) 容许 拉应 力 (MPa) 1细粒式沥青混凝土199120126803441.24-0.280.46 2中粒式沥青混凝土14251052175187180.040.38 3大粒径沥青碎石1248116171515

51、60.6140.030.23 4水泥稳定砂砾261723426172340.5？0.260.26 5级配砂砾2500-18- 6土基400- 该结构为半刚性基层，沥青层较厚根据工程经验，按内插法确定基该结构为半刚性基层，沥青层较厚根据工程经验，按内插法确定基 层类型系数，为层类型系数，为1.4，设计弯沉值为，设计弯沉值为28.84 (0.01mm)，利用设计程序计算出，利用设计程序计算出 满足设计弯沉指标要求的结构层厚度为满足设计弯沉指标要求的结构层厚度为17.8cm； 满足层底拉应力要求的满足层底拉应力要求的 结构层厚度为结构层厚度为19.4cm。设计厚度取。设计厚度取20 cm。路表计算弯沉为。路表计算弯沉为 27.08 (