沥青路面设计计算书

1、沥青路面结构设计与计算书1 工程简介本路段车站北路城市道路，采用二级标准 .K0+000K2+014.971，全线设计时速为 40km/h。路基宽度为 21.5m，机动车道宽度为 2×7.5m，人行道宽度为 2×2.5m，盲道宽度为 2×0.75m。路面设计为沥青混凝土路面，设计年限为 15 年。路面设计以双轮组单轴载 100KN为标准轴载 , 以 BZZ100 表示；根据沿线工程地质特征及结合当地筑路材料确定路面结构为：机动车道路面的面层采用 4cm厚细粒式沥青混凝土 AC-13 和 6cm厚中粒式沥青混凝土 AC-20，基层采用 20cm厚水稳砂砾 （5:95

2、 ），底基层采用 20cm天然砂砾。2土基回弹模量的确定本设计路段自然区划位于区，当地土质为砂质土，由公路沥青路面设计规（JTG D50-2006表 F.0.3查得，土基回弹模量在干燥状态取59Mpa.3设计资料（1）交通量年增长率： 6%设计年限： 15 年（2）初始年交通量如下表：车型前轴后轴重后轴数后轴轮后轴距日交通重（kN）组数（m）量（辆（kN）/d ）解放CA10B19.460.851双515黄河JN15049101.61双147尼桑 CK20L 49.851001双225交通SH14125.5555.11双105太 脱拉13851.4802双1.3220东风 EQ140 23.7

3、69.21双2035148.797.31双254 设计任务4.1沥青路面结构组合设计4.2沥青路面结构层厚度计算，并进行结构层层底拉应力验算4.3绘制沥青路面结构图5 沥青路面结构组合设计5.1路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载 , 以 BZZ100 表示。标准轴载计算参数如表101 所示。标准轴载BZZ100标准轴载BZZ100标准轴载 P(KN)100单轮传压面当量圆半径10.65（cm）轮胎接地压强 P(Mpa） 0.7两轮中心距（ cm）3.0 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轴载换算轴载换算采用如下的计算公式：kPi4. 35， c1 11.2m 11

4、 ，计算结果如下表所示。NC1C2 nii 1P轴载换算结果表（弯沉）n i 次 /日4.35车型pi (KN)C1C 2C1C2 nipi次 /日100解放 CA10B前轴19.416.4515后轴60.851151559.4黄河 JN150前轴4916.414742.3后轴101.611147157.5尼桑 CK20L前轴49.8516.422569.7后轴10011225225.0交通 SH141前轴25.5516.41051.8后轴55.1111057.9太脱拉 138前轴51.416.4207.1后轴802.212016.7东风 EQ140前轴23.716.420后轴69.21120

5、4.0351前轴48.716.4257.0后轴97.31125222k4. 35p iNC1C2 n i620 6100i 1注：轴载小于 25KN的轴载作用不计5.1.1.2累计当量轴次根据设计规，二级公路沥青路面设计年限取15 年，车道系数 =0.7 ， =6.0%累计当量轴次：1t 1 365(1 0.06)15 1 365620.6 0.7NeN0.063690714.596 次验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次轴载验算验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为：k8PiN 'C1'C' 2nii 1P轴载换算结果表（半刚性基层层底拉应力）n i 次 /日k车

6、型pi (KN)C1C 2'NPi8' '（次/日）C1C 2 niP解放 CA10B前轴19.4后轴60.85黄河 JN150前轴49后轴101.6尼桑 CK20L前轴49.85后轴100交通 SH141前轴25.55后轴55.1太脱拉 138前轴51.4后轴80东风 EQ140前轴23.7后轴69.2351前轴48.7后轴97.3kN 'C1'C '2 nii1i1118.551511515118.514711147118.522511225118.510511105118.5203120118.5201120118.52511258PiP9

7、.7166.92250.91.810.11.120.1435.6注：轴载小于 50KN的轴载作用不计累计当量轴次参数取值同上，设计年限为15 年，车道系数取0.7 ，则累计当量轴次为：t(1 0.06)15 1 365 435.6 0.7Ne11 365N2590517.689次0.065.2路面结构层设计与材料选取由上面计算得到设计年限一个行车道上的累计当量轴次。根据路基路面工程在干燥路段，路面拟定采用以下结构：面层：细粒式沥青混凝土（厚度4cm）；中粒式沥青混凝土（厚度6cm）；基层：水泥稳定砂砾（ 20cm）；底基层：天然砂砾（厚度待定） 。5.3土基回弹模量的确定该路段处于 1 砂质土

8、，土基回弹模量：干燥59Mpa。5.4设计指标的确定对于二级公路，规要求以设计弯沉作为设计指标，并进行结构层层底拉应力验算。设计弯沉值该公路为二级公路。公路等级系数取1.1 ，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：l d600Ne 0.2 Ac As Ab6003690714.596 0.21.1 1.0 1.032.07( 0.01mm)各层材料的容许层底拉应力各层材料的劈裂强度：细粒式密集配沥青混凝土为1.4MPa，中粒式密集配沥青混凝土为1.0MPa，水泥稳定砂砾为 0.5MPa，天然砂砾为 0MPa对于细粒式密集配沥青混凝

9、土层K s0.09N e0.22 / Ac0.093690714.5960. 22/1.12.278rsp1.40.615MPaK s2.278对于中粒式密集配沥青混凝土层K s0.09N e0.22 / Ac0.093690714.5960. 22/1.12.278rsp1.00.439MPaK s2.278对于水泥稳定砂砾K s0.350.11 /Ac0.35 2590517.6890. 11/ 1.1 1.615Nersp0.50.310 MPaK s1.6155.5设计资料汇总设计弯沉值为 32.07 （0.01mm），相关设计资料汇总如下表：路面设计的结构参数（干燥）材料名称h抗压模

10、量抗压模量容许拉应力劈裂强度(cm)2015（ MPa）（MPa）细粒式沥青混凝土4140020000.6151.4中粒式沥青混凝土6120018000.4391.0水泥稳定砂砾20130013000.3100.5天然砂砾？180180土基59596 沥青路面结构层厚度计算6.1确定理论弯沉系数c ，其中l S ld（32.07 0.01mm)0. 38E00 .360.380. 36Fl S1.6332.07591.63p200010.650.68120000.7又因l S 10002 plS E132.071400cFc2000 p F2000 0.74.422E110.65 0.6816

11、.2结构厚度计算，以弯沉等效换算法将各层体系换算为三层体系。A细粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土水泥稳定砂砾天然砂砾prE1=1400MPaE =1200MPaA2E3=1300MPaE4=180MPaE0=59MPa路表弯沉值计算图式h14cm, E11400 MPah26cm, E21200 MPah14cm, E11400 MPa h320cm, E31300 MPaH?cm, E21200 MPah4？ cm, E4180MPaEnE0 59MPaE059 MPa多层体系换算图式（注：此时取20是材料的模量值）查三层体系表面弯沉系数诺谟图，因为cK1K 2,所以 K2c 。K1由于E05

12、9E21200h40.375E20.049E10.8571200140010.65查诺漠图得查诺漠图得K1 0.95则 K2c4.4226.29K16.290.7390.95H3.38则 H3.38 10.6535.997cm由弯沉等效换算得： Hn 1EkE3E4，则hK 2.4h2h3 2.4hx 2.4K 2E2E2E235.997 620 2.4 1300hx2.4x 19.98取 hx 20cm7 层底拉应力验算7.1 对细粒式沥青混凝土层底拉应力验算换算成当量三层体系（此时采用150 C时各材料的模量）h14cm, E12000 MPah26cm, E21

13、800 MPah14cm, E12000 MPah320cm, E31300 MPaH?cm, E21800 MPah420cm, E4180MPaEnE059MPaE059MPan1EkHh k0 . 9E iki11H h2 0.9E2h3 0.9E3h4 0.9E46200.9 1300200.9 18021.43cmE2E2E218001800此时，h4H 21.43，E21800E059；查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺0.375,10.652.01220000.9,0.03310.65E1E21800莫图得< 0,基地为压应力无需验算.7.2 对中粒式沥青混凝土进行层底拉

14、应力验算换算成当量三层体系（此时采用150C 时各材料的模量）h14cm, E12000 MPah26cm, E21800MPaH?, E12000 MPah320 cm, E31300 MPah?, E21800MPah420cm, E4180 MPaEnE059 MPaE059MPaiEKE14 2000hhK 4h1 4h246 10.11cmK 1EiE21800n 1EkE3E4180Hhk 0.9h3 0 .9h4 0 .92020 0.922.22cmK i 1Ei1Ei 1Ei 11300H22.22h10.11E1800E59此时，2.086,， 20.9,00.033 查三

15、层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图10.6510.650.9492000E2E11800得 < 0,基地为压应力无需验算7.3 对水泥稳定砂砾基层层底弯拉应力验算换算成当量三层体系（此时采用150 C时各材料的模）h14cm, E12000 MPah26cm, E21800 MPah?, E12000 MPah320cm, E31300 MPaH20cm, E2180 MPah420cm, E3180MPaEnE059MPaE059 MPaiEKE1E2h34 20004 180020 30.96cmhhK 4h1 4h2 446K 1EiE3E313001300n1Ek0.9 180cmHhk0.920Ei18020Ki 117.3.2 求层底最大拉应力 :m