《路面结构设计案例》

路面结构设计案例综述

1.1交通量组成

根据任务书可得到交通量如下，表8-1:

表8-1交通量组成表

序号型号前轴重（KN）后轴重（KN）后轴数交通量（辆/日）

1东风EQ14023.7069.201925

2黄河JN16259.5011511354

3解放CA30A29.502X36.7521168

4太脱拉1H31.702X74.0021(X)2

5斯柯达706R50.0090.001534

6解放CA1519.4060.851874

我国根据公路运输运营车辆的实际水平，规定公路M城市道路路面设计采用轴重为

100KN的单轴-双轮组轴载为设计轴载。我国路面设计规范中规定的标准轴载8ZZ-100

其设计参数如表8-2.

表8-2设计轴载参数

设计轴载P（kN）轮胎接地压强（MPa）单轮接地当量圆直径（mm）两轮中心距（mm）

1000.70213.0319.5

1.2轴载分析计算

1.2.1以弯沉值为设计指标的轴载分析计算

当以弯沉值和沥青层的层底拉应力为指标时：

./pA4.35

N=（旬.................（8-1）

式中

N一标准轴载的当量轴次（次/日）；

小一各种被换算车辆的作用次数（次/日）：

P一标准轴载（kN）;

R—各种被换算车型的轴载（kN）;

G一轴组系数；

一轮组系数双轮组为L。，单轮时取6.4。

当轴间距大于3m时，按单独的一个轴计算，此时轴数系数为1；

当轴间距小于37n时，双轴或多轴的轴数系数为G=1+L2（m-1）

（1）轴载当量换算：

1）解放CA30A:

前轴：

N=23JQni（/7p,）\4.35=[1+1.2（2-1）]x6.4X1168（O^Q）4.35=

81.24（次/日）

后轴：

/p.\4.354.35

N=£3C]C2%G）=[1+1.2（2-1）]xlx1168（需）=33.01

（次/日）

2）黄河JN162:

前轴:N=^=iC1c2ni（J）=1x6.4X1354（鬻）=905.62（次/

B）

I/p.\4.3511r4.35

后轴:N=£LGC2Tli（1）=1x1x1354（岩）=2486.88（次/

日）

3）斯柯达706R:

CQ

前轴：N=23.C3i（/7p.\）4.35=1X6.4x534（粉）4.35=167.59（次/日）

后轴:N=-RC2Tli（J）43'=1x1x534（-）435=337.67（次/日）

4）东风EQ140:

前轴：N=优1宇2%（?广5=1x6.4x925（需）讨=n.28（次/日）

后轴：N=23c（J）4'35=1x1x925（鬻）=186.47（次/日）

5）太脱拉111：

前轴：

N=Ef=iGC2耳（7）43S=[1+1.2（2-l）]x6.4x

QQ74.35

1002（需）=226.99（次/日）

后轴：

N=优12%（7）4'35=[1+1.2（2-1）]xlX1002（磊）435=594.91

（次/日）

6）解放CA15:

前轴：N=»=.1GC2勺/⑶p.\4.35=1X6.4X874（1鬻Q4）4.35=4.46（次旧）

后轴：N=23*2%信）=1X1x874（篝）=100.70（次/日）

则EN=（次/日），轴载换算结果见表8-3.

表8-3轴载换算结果表（弯沉）

435

车型Pi（kN）C1C2式（次旧）CiC2ni（pi/p）

解放前轴29.5016.4116880.24

CA30A后轴36.752.21116833.01

黄河前轴59.5016.41354905.62

JN162后轴115.001113542486.88

太脱拉前轴31.7016.41002226.99

III后轴74.002.211002594.91

东风前柚23.7016.492511.28

EQ140后轴69.2011925186.47

斯柯达前轴50.0016.4534167.59

706R后轴90.0011534337.67

解放前轴19.4016.48744.46

CA15后轴60.8511874100.70

车型Pi(kN)ClC2ni(次旧)CiC2ni(pi/p)435

.zp.\4.35

总计5136

（2）设计年限累计当量标准轴载数：

%=［叫］"苗〃........................（8-2）

式中：

Ne—设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载作用次数（次）；

I—设计使用年限（年）；

7一设计使用年限内交通量的年平均增长率;

N1—初始设计车日平均当量轴次（次/d）。

〃一车道系数，本设计取叩=045

设计使用年限为20年，预测20年中平均增长率：5.4%O

[(1+y)，-l]x365

Y

[(1+O.O54)20-1]x365

x5136x0.45

0.054

=29102846(次/车道)

1.2.2以半刚性材料为设计指标的轴载分析计算

当以半刚性材料结构层的层底拉应力为设计指标时：

N=C2,%.........................................（8-3）

其中：q'—Ci'=1+2（m-1）

C2'一单轮组为1.85,双轮组为1

（1）轴载当量换算

1）解放CA30A:

前轴：N=（J）8=［1+2（2-1）］x18.5x1168（鬻）'=

3.72（次/日）

后轴：N=E3cle2"i（2）8=口+2（2—l）]xlx1168（嗡）8=1.17

（次/日）

2）黄河JN162:

前轴：N=E3QC2Tli（?）8=1x18.5x1354（鬻）'=393.48（次/日）

88

后轴：N=E/C]C2%・（2）=1X1X1354（一）=4141.92（次/日）

3）斯柯达706R:

88

前轴：N=%1QC2Tli（?）=IX18.5x534（盖）=38.59（次/日）

后轴：N=资=i竽2叫O'=1x1x534（^）8=229.87（次/日）

4）东风EQ140:

前轴：N=£3（2）8=lx18.5x925（篙）8=0（次/日）

后轴：N=E3CM%O'=1x1x925（需）8=48.64（次/日）

5）太脱拉111:

前轴：N=£3qc2%・（J?=[1+2（2—1）]x18.5x1002（^）'=

27.98（次/日）

后轴：N=£3gQ%（2）8=[1+2（2-1）]x1x1002（磊）'=270.30

（次/日）

6）解放CA15:

前轴：N=优1QC2TliO'=1x18.5x874（鬻）-=0（次/日）

后轴：N=£3宇2处=1x1x874（鬻）8=16.43（次/日）

则EM'=3008（次/日），轴载换算结果如表84

表8-4轴载换算结果（半刚性基层层底拉应力）

f8

车型Pi（kN）Cl'C2ni（次/日）C,C2ni（pi/p）

解放CA30A前轴29.50318.511683.72

后轴36.753111681.17

黄河JN162前轴59.50118.51354393.48

f8

车型Pi(kN)C1'C2方(次/E)CiC2ni(pi/p)

后轴115.001113544141.92

太脱拉前轴31.70318.5100227.98

111后轴74.00311002270.30

东风EQ140前轴23.70118.59250

后轴69.201192541.64

斯柯达706R前轴50.00118.553431.59

后轴90.0011534229.87

解放前轴19.40111.58740

CA15后轴60.851187416.43

8

N3

总计N=吟)5172

(2)设计年限累计当量轴载次数：

[(1+YY-1]X365

Ne=N]

[(1+O.O54)20-1]x365八一一*、

=---------------0湛4-------5172x0.45=29295505(次/车道)

属于特重交通等级

由《公路沥青路面设计规范》(JTGD5O-2O17)对沥青路面父通同载等级划

分得知属于特重交通等级。

1.3沥青路面设计

131路面结构层设计

路面结构层设计主要包括路面面层、基层、底基层的设计。

131.1基层、底基层设计

因本道路交通荷载等级为重等级，所以采用水泥稳定级配碎石(无机结合料

稳定类材料)为基层材料，石灰土为底基层材料，设计为半刚性基层。

无机结合料稳定材料的强度和模量随着龄期的增长而不断增长，从而逐渐具

有一定的刚性。一般规定水泥稳定类材料设计龄期为90do水泥进行正常的水化

工作时所需要消耗的水分大约是其中一般水泥总重的20%左右。水泥稳定材料从

加水搅拌到施工完成时间一般控制在6小时内。在施工过程中，工地实际采用的

水泥剂量应比室内试验确定剂量多（）.5%~1.0%。

当公路等级为一级公路，且在重等级交通条件下，为保证级配的稳定，对于

一般工程，可选择不少于3档备料；粗集料的技术要求如下表8-5;细集料技术

要求如表8-6。根据《路基路面工程》（第6版），参考“无机结合料稳定类基层

（无机结合料稳定类底基层）路面厚度范围（mm）”，可取基层厚度为300mm,

底基层厚度200mm。

表8-5粗集料技术要求

压碎值（％）针片状颗粒含量（％）0.075mm以下粉尘含量（％）软石含量（％）

基层<26<18<2<5

底基<26<20——

层

表8-6细集料技术要求

颗粒分析塑性指数中有机质含量（％）硫酸盐哈量（％）

满足级配<17<2<0.25

1.3.1.2面层设计

本次道路设计中湎青采用采用厂拌法，沥青种类选用密级配沥青混合料

（AC）,沥青面层可分为单层、双层、三层。一级公路一般选用三层沥青面浪结

构。为了能够保证建筑沥青的表层涂料能够有效防止发生水害及预防冻害，夏季

时并没有可能出现任何过度泛油,其沥青表面涂层的中间空隙含水率通常为

3%〜5%。表面层切忌使用空隙率大于6%的半密实型混合料。

根据《路基路面工程》（第6版），参考“无机结合料稳定类基层（无机结合

料稳定类底基层）路面厚度范围（mm）”,取面层厚度为200mm0表面层厚度

50mm,选用细粒式密级配沥青混合料,集料公称最大粒径不可超过13.2mm;中面

层厚度60mm，选用中粒式密级配沥青混合料,集料公称最大粒径不可超过19mm;

下面的基层厚80mm，选用粗粒式密级分配的沥青混合料，集料公称最大粒径不可

超过26.6mm。

1.3.1.3沥青路面设计指标

《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2017)规定路面设计弯沉值〃公式:

2

ld=600Ne-0-AcAsAb........................................(8-4)

由公式得：

2

ld=600Ne~0AcAsAh=600x29102846一°?x1.0x1.0x1.0=19.29(mm)

《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2017)规定，

沥青面层和基层层底拉应力作为

沥青混凝土路面结构设计的第二项设计控制指标。

弯拉应力设计控制指标容许拉应力由下式计算确定：

为=(.(8-5)

由公式得：

表面层：(=....................(8-6)

0.09/V?-220.09x291O2846022

K=——乎—=--------------------=3.95

ss410

弯拉应力设计控制指标容许值拉应力为：

以=零=是=°33(MPa)

i\sO•xo

中面层：

022022

O.O9/Ve0.09x291O2846

K$=——J—=-------------------------=3.95

sAc1.0

弯拉应力设计控制指标容许值拉应力为：

asv1.0

OR=M==0-25(MPa)

F面层:

0.09N严0.09x291O2846022

Ks=~-=Lb

弯拉应力设计控制指标容许值拉应力为：

%0.8、

%=贵=多=0.20(.MPa)

水泥稳定碎石：

O.35/V.0110.35x291O2846011

(=-=L5

弯拉应力设计控制指标容许值拉应力为：

asv0.5,、

OR=M=™