某主干道路线的路面结构设计案例

某主干道路线的路面结构设计案例综述

目录

某主干道路线的路面结构设计案例综述................................................1

1.1交通荷裁确定..................................................................1

1.1.1交通资料................................................................1

1.1.2设计指标与标准..........................................................2

1.1.3车辆当量设计轴载换算....................................................2

1.2初拟路面结构..................................................................4

13材料参数.......................................................................5

1.3.1方案一..................................................................5

i.4.2方案二...................................................................6

1.4.4路基顶面回弹模量.........................................................7

1.5路面结构验算..................................................................7

1.5.1等效温度及温度调整系数..................................................7

1.5.2无机结合料稳定层层底拉应力验算.........................................8

1.5.3沥青混合料层永久变形量睑算.............................................9

1.5.4路面低温开裂指数验算...................................................10

1.5.5HPDS软件验算.........................................................10

1.6方案比选..................................................................-...12

1.1交通荷载确定

1.1.1交通资料

本设计交通量参考数据如表7-1所示

表7-1交通量参数

®车型前轴重后轴重

后轴数交通量(辆/日)

(KN)(KN)

1黄河JN163（大货）58.61141436

三菱T653B（大

229.3481410

货）

湘江HQP40（大

323.173.22428

货）

4少林（大客）28.768.21320

5凯特（小客）11.3231456

江淮HF150（大

645.1101.51160

货）

福田风景G9（小

71325.61460

客）

1.1.2设计指标与标准

（1）根据公路沥青路面设计规范A2.4叫DDF=0.5,根据规范A.2.5⑼，车

道系数LDF为0.55;

（2）设计路段为改造主干道参照二级公路设计，采用水平三设计，根据规

范表A.2.6-2表确定公路TTC分类；

（3）经过计算，亥设计交通量分类属于TTC4,按照规范规定的车辆类型

分布系数取值。

1.1.3车辆当量设计轴载换算

^ALFm=EALFmixPERml+EALF^hxPE%

Ni=AADTTxDDFxLDFxZ^1=2（VCDFmxEALFm）

根据规范A.1.2叫此主干道车型分类结果见7-1,其中1类车不需要考志轴

载换算：

表7-1车型分类及交通量

1类车2类车3类车4类车

黄河JN163

凯特

车型少林江淮HF150三菱T653B

福田风景G9

湘江HQP40

交通量(WB)9163201601274

应用以上公式，遂行轴载换算，结果见表7-2;

表7-2车辆当量设计轴载换算

车辆类型2类3类4类5类6类7类8类9类10类11类

VCDF(%)28.943.95.509.42.04.63.42.30.1

非满载车比

0.850.900.650.75().550.70.450.6().550.65

例PERml

满载车比例

().150.100.350.350.450.30.550.40.450.35

PERmh

非满载

诉系数0.80.40.70.61.31.41.41.52.41.5

LEALFmi

育

混满载系

合数2.84.14.26.31.96.06.75.11.012.1

料EALFmh

EALF1.10.771.932.664.272.784.322.944.475.21

VCDFxEAL

0.320.340.1100.400.060.200.10.100.00

F

Ni783.9

非满载

无系数0.51.30.30.610.21.816.40.731.82.5

lnEALFmi

结满载系

合数35.5314.2131.672.91505.7553713.5204.3426.8985.4

料EALFmh

EALF5.7532.5948.3625.97683.18171.4399.882.14212.9346.5

VCDFxEAL

1.6614.32.66064.223.4318.392.84.90.35

F

Ni54360.74

非满载

J系数

0.60.40.90.71.61.91.82.83.71.6

基EALF„.i

顶---------—

面悯载系

2.95.68.812.411.111.712.512.513.320.8

数

EALFmh

EALF0.950.923.674.878.584.841.696.688.028.32

VCDFxEAL

0.270.40.200.810.10.350.230.180

F

N,1232.32

[（l+y）t-l]x365

Ne=---------------------XN]

此主干路参照二级公路设计，贝h=12;经查阅资料及调查，该地的＞=5%

根据规范巴以沥青混合料层层底拉应变、沥青混合料层永久变量作为设计

指标，贝！J：

[(1+0.05)12-1]

X365X783.9=6408081.4(次)

0.08

根据规范3.0.4[14],属于中等交通等级（8.0x106—4.0x106辆）

根据规范[14],以无机结合料稳定层层底拉应力作为设计指标，贝」:I

[(1+0.05)12-1]

X365X54360.74=197426614⑶

0.08

根据规范3.0.4⑼，属于极重交通等级（＞50x106辆）

根据规范⑸，以路基顶面竖向压应变作为设计指标，贝I」:

[(1+0.05)12-1]

N=X365X1232.32=4474670(次)

e0.08

根据规范3.0.4⑼，属于中等交通等级（8.0x106-4.0x1（）6辆辆）

综上所述，属于中等交通等级。

1.3初拟路面结构

根据淮滨县的气候分区为2-4-2夏热冬温湿涧型及地质条件等工程条件，拟

定两种方案，见表7-3、7.4所示。

表7-3方案一

结构层材料厚度（cm）

表面层AC-I3（SBS改性沥青）4

中面层AC-20（SBS改性沥青）6

下面层AC-25Q0号道路石油沥青）8

基层水泥稳定级配砾石30

底基层水泥稳定未筛分碎石17

表7-4方案二

结构层材料厚度（cm）

表面层ACJ3（70号道路石油沥青）4

中面层AC-20（70号道路石油沥青）6

下面层AC-25（70号道路石油沥青）8

基层粒料材料25

底基层粒料材料20

1.4材料参数

在对于平安大道东段路面的改造设计中，所需用到的例如各类沥青的模量,

各类粒料材料的模量等参数，需要相关文献与规范的结合查阅出结果，其中在刘

广1⑵同过相关实验测得了部分沥青的DS,因此在对平安大道东段的路面改造设

计中各层沥青混合料永久变形量的数据都是来自上篇文献相关公式的换算，其中

DS=93657?0148（^/^）,查阅结果见表7-6.

表7-6动稳定度表

材料类型动稳定度DS

AC-131sBs改性沥青）2800

AC-20（SBS改性沥青）5367

AC-13（70号道路石油沥青）2227

AC-2（）（70号道路石油沥青）1699

AC-25（70号道路石油沥青）743

1.4.1方案一

表7-7材料参数表

材料类型模量（MPa）弯拉强度

水泥稳定未筛分碎石105001.7

根据上述公式及参数，换算得到方案一的车辙实验总变形深度，结果见表

7-8。

表7-8沥青混合料R。取值（mm）

材料类型车辙实验总变形深度R。

AC-13（SBS改性沥青）2.26

AC-20（SBS改性沥青）1.46

AC-25（70号道路石油沥青）5.54

1.4.2方案二

表7-9材料参数表

同理方案二的沥青混合料车辙实验总变形深度，见表7-10。

表7-10沥青混合料Ro取;直（mm）

材料类型车辙实验总变形深度R。

AC-13（70号道路石油沥青）2.64

AC-2()(70号道路石油沥青)3.17

AC-25(7()号道路石油沥青)5.54

1.4.4路基顶面回弹模量

表7-13路基参数

泊松比回弹模量Eu(MPa)

0.490

1.5路面结构验算

1.5.1等效温度及温度调整系数

(1)等效温度计算

根据规范G.2.1叫

Tpef=一+0.016/0

经查规范表G.1.2巴T£=21.2匕,则

Tpef=Te+0.0164Q=21.2+0.016x180=24.08匕

(2)温度调整系数计算

根据规范G.1.3⑼，

际=AA4诙产+年

式中：K,——温度调整系数；

矫।——基准路面结构温度调整系数，按所在地取用

当量沥青面层：

上面层和中面层：

/：=碓=40+60=100(由)

33

Eai4+%2力a2311

('al+"a?)'"al+'a2必治24a2

=3016+7471.7=10487.9MP。

上中换算面层和下面层：

hQ=hhg=1004-80=180(7nm)

33

Eghai+Ea2力311

E*_____aiaa乙2।_________________(________p_______

(力，+1°)3h+/1E/iIE/i■

'ala2Jala2oalalaz2a2

=4654.34-10980.4=15634.7MP。

当量基层:

J=力J=30°+WO=370(mm)

33

E+72/a2.311

C/)-i一尸

3「hJd'E“力X'&2力

b2

=7681.4+9805.5=17486.9MPa

E:15634.7

A=—=-------=0.894

FE琮17486.9

h：180

A.=—-=——=0.486

h370

b

AE=0.10AF+0.89=0.98

A,=0.10儿+0.67=0.72

fltl

BE=0.15In(亳)=-0.036

B.=0.44In)=0.034

4\0.45)

KT2=A,%益2计％十即=0.92

1.5.2无机结合料稳定层层底拉应力验算

根据规范B.2.1,疲劳开裂验算公式如下所示⑼：

%2=h砧10。一啜+标皿7£

经查规范表B.2.1-1得：a=l3.24,b=12.52

经查规范表3.0.1得，8=1.04

经查规范表B.2.1-2得：ci=14,C2=-0.0076,C3=-1.47

kc=。送‘2(力a+力b)+C3=14e-00°76(180+4S0)_147=_135

冻结指数F估计在800-50之间，属轻冻区，经查规范表B.1.1⑼得：ka=0.9

由以上计算结果得

KT2=0.92,RS=1.7

经查阅相关文章及计算得，＜51=0.11MPa,贝卜

Nf2=h砧1()Q—噜+30.576

-09X092-1X]013.24-12.52x^^—L35-0.57x1.04

=30231150970.24(次)>166294684(次)

由上得：满足条件。

1.5.3沥青混合料层永久变形量验算

根据规范，按照下式计算：

总永久变形量,•凡=£匕Rai

各分层变形量：Rai=2.31X10一8心出储3P产。醴严("")R。/

kRi=0.9731^(^+d2zi)

2

刈=-1.35x10一%+8.18x10-21-14.5

Aaa

2

d=8.78x10_7力_i5ox10-32.90

2aa+0

zi-----沥青混合料第i分层厚度(mm)

ha——沥青混合料厚度

pi-----分层顶面竖向压应力(MPa)

计算过程如下所示：

根据规范B.3.1⑸的分层方法，将沥青混合料层分为6层，具体如下：

上面层：分为两层，20mm一层；

中面层：分为三层，20mm一层；

下面层：分一层即可，80mm;

ha=180mm；/0=50mm;Ne3=19050283辆；

Zi=15mm;z2=30mm;z3=50mm;

z4=70mm;z5=90mm;z6=140mm;

d[=-1.35x10-4x1802+8.18xIO-2x180-14.5=-4.15mm

723

d2=8.78x10-x180-1.50x10-x180+0.90=0.66mm

kR1=0.973115(-4.15066x15)=3.82

kR2=0.97313。(-4.15+0.66x30)=6.91

50

kR3=0.9731(-4.15+0.66x50)=7.38

70

kR4=0.9731(-4.15+0.66x70)=6.23

90

kR5=0.9731(-4.15+0.66x90)=4.75

kR6=0.9731i40(-4.15+0.66x140)=1.9

经计算得：pi=0.7,p2=0.7,p3=0.69,p4=0.69,p5=0.68,p6=0.67

综上，各自取值见表7-14;

表7-14汇总

第i层永久变永久变形

分层车辙变形量分层厚度竖向压力修正系数

形量Rai量Ra

编号R()i(mm)hi(mm)Pi(MPa)卜历

(mm)(inm)

12.26200.73.821.46

22.26200.76.912.65

31.46200.691.381.78

15.12

41.46200.696.231.51

51.46200.684.751.12

65.54800.671.96.60

由规范得沥青层容许永久变形为20mm,由上表得15.12mm<20mm,满足规

范要求。

1.5.4路面低温开裂指数验算

平安大道东段的低温设计温度为⑵C,路基类型参数b=3,蠕变劲度

St=120MPa;沥青混合料层厚ha=180mm,

3

CI=1.95xlQ-Stlgb-0.075(T+0.07力｝lgSt+0.15

1.5.5HPDS软件验算

(I)方案一：经过软件验算，在各I页指标均满足的情况下，优化结果如表

7-15所示。

表7-15方案一(优化)

结构层材料厚度(cm)

上面层AC-13CSBS改性沥青)4

中面层AC-20(SBS改性沥青)6

下面层AC-25（7（）号道路石油沥青）6

基层水泥稳定级配砾石30

底基层水泥稳定未筛分碎石17

经软件验算的结果见表7-16o

表7-16方案一验算结果

验算类型容许值设计值

第4层无机结合料稳定层疲劳开

I.084605E+I12.309886E+08

裂（次）

第5层无机结合料稳定层疲劳开

5.492539E+092.309886E+08

裂（次）

沥青面层低温开裂指数（条）