沥青路面结构设计与计算书

1、精品沥青路面结构设计与计算书1工程简介本路段属于安图至汪清段二级公路.K0+000K3+500,全线设计时速为60km/h的二级公路，路面采用60km/h的二级公路标准。路基宽度为10ml行车道宽度为2X3.5m,路肩宽度为2X0.75m硬路肩、2X0.75土路肩。路面设计为沥青混凝土路面，设计年限为12年。路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载，以BZ7100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：路面的面层采用4cm厚细粒式沥青混凝土和6cm厚中粒式沥青混凝土，基层采用20cm厚水泥稳定碎石，底基层采用石灰粉煤灰土。2土基回弹模量的确定本设计路段自然区划位于R3区，

2、当地土质为粘质土，由公路沥青路面设计规范(JTGD50-2004)表F.2查得，土基回弹模量在干燥状态取39Mpa,在中湿X态取34.5Mpa.3设计资料(1)交通量年增长率：5%设计年限：12年(2)初始年交通量如下表：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(辆/d)解放CA10B19.460.851双578黄河JN15049101.61双210尼桑CK20L49.851001双330父通SH14125.5555.11双126太脱拉13851.4802双1.3241东风EQ14023.769.21双20南阳35148.797.31双25o4设计任务4.

3、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10 1所小。5沥青路面结构组合设计5.1路面设计以双轮组单轴载100KNfe标准轴载,以BZZ-100表示。标准轴载计算参数如表标准轴载BZZ-100标准轴载BZZ-100标准轴载P(KN)100单轮传压曲当量圆半径6(cm)10.65轮胎接地压强p(Mpa0.7两轮中心距(cm3.065.1.1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5.1.1.1轴载换算轴载换算采用如下的计算公式：4.35感谢下载载C1C2A1.21,计算结果如下表所示i1轴载换算结果表(弯沉)车型

4、PiC1C2Q次/日|(KN_|解放CA10B前轴19.416.4578后轴60.8511578黄河JN150前轴4916.4r21060.3601后轴101.611210225.013尼桑CK20L前轴49.8516.4330102.220后轴r10011330330.0001父通SH141前轴25.5516.41262.132后轴55.1111269.427太脱拉138前轴51.416.44114.510后轴一802.214134.170东风EQ140前轴23.716.420后轴69.211204.032南阳351前轴P48.716.4r2516.9961后轴97.3112522.1948

5、11.054注：轴载小于25KN的轴载作用不计=5.0%5.1.1.2累计当量轴次根据设计规范，二级公路沥青路面设计年限取12年，车道系数4=0.7,累计当量轴次：t_12_z11365z(10.05)1365811.050.7NeN3298414次0.055.1.2验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次1.1 .2.1轴载验算验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为:kC1 C 2ni8p;P轴载换算结果表（半刚性基层层底拉应力）车型PiC1C2Q次/日（次/日）(KN)解放CA10B前轴19.4118.5578后轴60.851157810.865黄河JN150前轴49118.5210后轴r

6、101.611一2101238.4341尼桑CK20L前轴49.85118.5330后轴10011330330.000父通SH141前轴P25.55118.5r1261后轴55.1111261.070太脱拉138前轴51.4118.5413.695后轴r8031141：20.6361东风EQ140前轴23.7118.520后轴69.211201.052南阳351前轴F48.7118.5:25后轴97.3112520.084625.836注：轴载小于50KN的轴载作用不计1.2 .2.2累计当量轴次参数取值同上，设计年限为12年，车道系数取0.7,则累计当量轴次为:Ne1 t 1 365N(1

7、0.05)12 1 365 625.836 0.72545167 次0.051.3 路面结构层设计与材料选取由上面计算得到设计年限内一个行车道上的累计当量轴次。根据路基路面工程在干燥和中湿路段，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：水泥稳定碎石（20cmj）;底基层：石灰粉煤灰土（厚度待定）。1.4 土基回弹模量的确定该路段处于H3粘质土，土基回弹模量：干燥39Mpa、中湿34.5Mpa。1.5 设计指标的确定对于二级公路，规范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。1.5.1 设计弯沉值该公路为二级公路。公路等级系数

8、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：1d600Ne°.2AcA;Ab60032984140.21.11.01.032.80mm）1.5.2 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,粗粒式密集配沥青混凝土为1.0MPa,水泥稳定碎石为0.5MPa,石灰粉煤灰土为0.25MPa对于细粒式密集配沥青混凝土层Ks0.09Ne0.22/Ac 0.09 32984140.22 /1.1 2.222sp 1 .0Ks2.2220.449 MPa对于中粒式密集配沥青混凝土层Ks 0 220.

9、09Ne /Ac0.09 32984140.22 /1.1 2.222sp0.80.360 MPa2.222对于水泥稳定碎石Ks 0.35Ne°-11/Ac 0.35 32984140,1/1.1 1.658K7 悬 0.301 MPa对于石灰粉煤灰土_0 11_ 0 11Ks 0.45Ne /Ac 0.45 3298414 /1.1 2.132sPKs0.252.1320.117 MPa1.6 设计资料汇总设计弯沉值为30.45（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(cm)抗压模里：20C抗压模里：15C容许拉应力（MPa劈裂强度（MPa中粒式

10、沥青混凝土4140020000.4491.4粗粒式沥青混凝土6120018000.3601水泥稳定碎石20150015000.3010.5石灰粉煤灰土?7507500.1170.25土基一3939一一路面设计的结构参数（中湿）6.1lsF 1.6320000.38E0P0.361.6332.800.38390.36又因cF2000 p F2000 10.650.70.59232.80 14002000 0.7 10.65 0.5925.202材料名称h(cm)抗压模里：20C抗压模里：15C容许拉应力(MPa劈裂强度(MPa中粒式沥青混凝土5140020000.4491.4粗粒式沥青混凝土71

11、20018000.3601一灰碎石20150015000.3010.5石灰土?7507500.1170.25土基一34.534.5一一6沥青路面结构层厚度计算(干燥路段)确定理论弯沉系数c,其中Isld32.80(0.01mm)6.2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中粒式沥青混凝土E1=1400MPa粗粒式沥青混凝土E2=1200MPa水泥稳定碎后E3=1500MPa石灰粉煤灰土E4=750MPaE0=39MPa立卜立卜2 .卜葭卜81 A I I I I I P路表弯沉值计算图式h14cm,E11400MPah26cm,E21200MPah14cm,Ei1400MPah

12、320cm,E31500MPaH?cm,E21200MPah4?cm,E4750MPaEnEo39MPaEo39MPa多层体系换算图式查三层体系表面弯沉系数诺谟图，因为（注：此时取20c是材料的模量值）由于巨里E212000.033E212000.857h40.375Ei140010.65查诺漠图得K11.30则K2c5.2020.6166.5Ki6.51.30cH查诺漠图得H4.2则H4.210.6544.73cm由弯沉等效换算得:n 1 后H hK 21h2K 2E244.736 202.415001200hx2.4 7501200hx20.411cm取hx21cm7层底拉应力验算7.1

13、对细粒式沥青混凝土层底拉应力验算7.1.1 换算成当量三层体系（此时采用4cm, E12000MPah26cm, E21800MPah4cm, Ei2000MPa%20cm, E31500MPaH?cm, E21800MPah421cm E4750MPaEnE0 34.5MPa150C时各材料的模量）E0 34.5MPah40.9E46E2210.9 750, 180030.27cm此时，立4H 0.375,30.27E2 2.842, Ei10.6510.651800 八八0.9,2000E0E2卫 0.021 ；查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得 1800<0,基地为压应力无

14、需验算7.2对中粒式水泥混凝土进行层底拉应力验算7.2.1 换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模量）-14cm, E12000MPa-26cm, E21800MPa-320cm, E31500MPa-421cm,巳750MPaE039MPaH?E1800MPa-?巳1500MPaEnE039MPa,20004 46 10.10cm1800n 1 EkHhk0.9 K i 1 k Ei 1202109： 750150029.72cm此时H29722.790,-10/00.948,E215000.833,且3-0.026查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得10.6510.65E1

15、1800E215000,基地为压应力无需验算7.3对水泥稳定碎石基层层底弯拉应力验算7.3.1换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模）-14cm,E12000MPa-26cm,E21800MPa-?E1500MPa-320cm,E31500MPaH21cm,E2750MPa-421cm,E3750MPaEnE039MPaE039MPan0.9KiE1E2h14E3h24E3750；75021cm7.3.2求层底最大拉应力：mPmh34420001500c.1800cc6420,150030.578cm由030.5782,871,-E2逊00.500查诺谟图得10.65日1500小h由

16、一31.578E22.979,E1750E。0.500,E2390.052查图得m11.3710.651500750-H由一21E21.971,E17500.500，且E2390.052查图得m21.1010.6515007500.11mmm2pm0.70.111.371.100.116MPa0.301MPa,满足要求。7.4.对于石灰粉煤灰土层7.4.1三层体系如图所示21cmh318002031.578cm15007.4.2求层底最大拉应力：mPm精品2110.651.971,2110.651.971,E0E2E2397507500.052查诺谟图得0.38小H由2110.65E1h1.9

17、71,一150030.57810.65n1n2mPm0.70.380.500,查图得n11.092.871,巨-5°-0.05查图得10.39Ei15001.090.390.113MPa0.117MPa,满足要求。7.最小防冻厚度验算根据规范干燥路段无需考虑最小防冻层厚度。8沥青路面结构层厚度计算（中湿路段）8.1确定理论弯沉系数其中lSld32.80(0.01mm)1sF1.6320000.38E。P0.361.6332.80200010.650.3834.50.70.360.565又因E1cFlsE12000pF32.80140020000.710.650.5655.456.3结

18、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0I1dA中粒式沥青混凝土E1=1400MPa粗粒式沥青混凝土E2=1200MPa水泥稳定碎石E3=1500MPa石灰粉煤灰土E4=750MPaE0=34.5MPa精品h14cm,E11400MPah26cm,E21200MPah14cm,E11400MPa'h320cm,E31500MPaH?cm,E21200MPah4?cm,E4750MPaEnE034.5MPaE034.5MPa多层体系换算图式（注：此时取20c是材料的模量值）感谢下载载查三层体系表面弯沉系数诺谟图，因为K1K2,所以K20Ki由于互丝E212000.028E1

19、120014000.857h4h-4-0.37510.65查诺漠图得Ki1.506.5则K2cK15.450.5586.51.50查诺漠图得H4.54.510.6547.925cm由弯沉等效换算得:12d巨h2h3h42.4,则1,E2Ex47.925620儡hx僵hx24.294取hx25cm层底拉应力验算7.1 对中粒式沥青混凝土层底拉应力验算7.1.1 换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模量）4 2E E31.783cmhi4cm,E12000MPah26cm,E21800MPah14cm,E12000MPah320cm,E31500MPaH?cm,E21800MPah425

20、cm,E4750MPaEnE034.5MPaEo34.5MPa此时，h4H0.375,31.7832.984,巨18000.9，且34.50.019;查二层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图10.6510.65日2000E21800得<0,基地为压应力无需验算7.2对粗粒式水泥混凝土进行层底拉应力验算7.2.1 换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模量）h14cm,E12000MPah26cm,E21800MPaH?,Ei1800MPahh20cm,E31500MPah?巳1500MPa1%25cniE4750MPaEnE034.5MPaE034.5MPaiEkE1,2000hhK4h14h244610.10cmk1KEi1E221800“hkjkKi1'Ei1h4Ei1E420c750250.931.57cm1500H31.57h10.10此时，2.964,10.6510.650.94815000.833,且坐0.023查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得一1800E215000,基地为压应力无需验算7.3对水泥稳定碎石基层层底弯拉应力验算7.3.1 换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模）h14cm,E11800MPah26cm,E21400MPah320cm,E31500MP