沥青路面设计2李老师课件

1、路基路面工程路基路面工程第一部分第一部分 沥青路面设计沥青路面设计主主 要要 内内 容容n弹性层状体系理论概述弹性层状体系理论概述n沥青路面的破坏状态与设计标准沥青路面的破坏状态与设计标准n新建沥青路面的结构厚度计算新建沥青路面的结构厚度计算n沥青路面改建设计沥青路面改建设计第一节第一节 弹性层状体系理论概述弹性层状体系理论概述 ph1hiEi iE1 1En n弹性层状体系示意图 1）各层是连续的、完全弹性的、均匀的、）各层是连续的、完全弹性的、均匀的、各向同性的，以及位移和形变是微小的；各向同性的，以及位移和形变是微小的；2）最下一层在水平方向和垂直向下方向）最下一层在水平方向和垂直向下方

2、向为无限大，为无限大， 其上各层厚度为有限、水平方其上各层厚度为有限、水平方向为无限大；向为无限大；3）各层在水平方向无限远处及最下一层）各层在水平方向无限远处及最下一层向下无限深处，其应力、形变和位移为零；向下无限深处，其应力、形变和位移为零；4）层间接触情况，或者位移完全连续）层间接触情况，或者位移完全连续（称连续体系），或者层间仅竖向应力和（称连续体系），或者层间仅竖向应力和位移连续而无摩阻力（称滑动体系）；位移连续而无摩阻力（称滑动体系）；5）不计自重。）不计自重。基本假设基本假设第二节第二节 沥青路面的破坏状态与设计指标沥青路面的破坏状态与设计指标当路基土的承载能力较低，不能承受从路

3、面传至路基表面的车当路基土的承载能力较低，不能承受从路面传至路基表面的车轮压力，便产生较大的垂直变形即沉陷。轮压力，便产生较大的垂直变形即沉陷。 一、路面局部沉陷一、路面局部沉陷（一）表现（一）表现在车轮作用下表面产生的较大凹陷在车轮作用下表面产生的较大凹陷变形，有时凹陷两侧伴有隆起现象变形，有时凹陷两侧伴有隆起现象 （二）起因（二）起因（三）设计指标（三）设计指标zz00z0路基表面由车轮荷载作用产生的垂直应力，可用弹性层状体系理论求得路基表面由车轮荷载作用产生的垂直应力，可用弹性层状体系理论求得 z0路基土的容许垂直压应力，其数值同土基的弹性模量和车轮荷载作用次数路基土的容许垂直压应力，其

4、数值同土基的弹性模量和车轮荷载作用次数有关有关 二、车二、车 辙辙（一）表现（一）表现（二）起因（二）起因（三）设计指标（三）设计指标路面的纵向带状凹陷，是高级沥青路路面的纵向带状凹陷，是高级沥青路面的主要破坏型式面的主要破坏型式 是路面的结构层及土基在行车重复荷是路面的结构层及土基在行车重复荷载作用下的补充压实，以及结构层材载作用下的补充压实，以及结构层材料的侧向位移产生的累积永久变形，料的侧向位移产生的累积永久变形，同荷载应力大小，重复作用次数以及同荷载应力大小，重复作用次数以及结构层和土基的性质有关结构层和土基的性质有关 。rereLLreL路面的计算总残余变形，由残余变形经验公式路面的

5、计算总残余变形，由残余变形经验公式确定确定 reL容许总残余变形，由使用要求确定容许总残余变形，由使用要求确定 00EE或或路基表面的垂直应变，可由弹性层状体系理论求得路基表面的垂直应变，可由弹性层状体系理论求得 0E0E路基表面容许垂直应变路基表面容许垂直应变 ，由路基残余变形和荷载应力、，由路基残余变形和荷载应力、 应力重复次数及路基弹性模量之间经验关系确定。应力重复次数及路基弹性模量之间经验关系确定。三、疲劳开裂三、疲劳开裂 （一）表现（一）表现（二）起因（二）起因（三）设计指标（三）设计指标路面无显著的永久变形，最初在路面无显著的永久变形，最初在荷载作用部位形成细而短的横向荷载作用部位

6、形成细而短的横向开裂，继而逐渐扩展成网状开裂，继而逐渐扩展成网状 较厚的沥青结构层受车轮荷载的反复弯曲作用，较厚的沥青结构层受车轮荷载的反复弯曲作用，使结构层底面产生的拉应变（或拉应力）值超使结构层底面产生的拉应变（或拉应力）值超过材料的疲劳强度，底面便开裂，并逐渐向表过材料的疲劳强度，底面便开裂，并逐渐向表面发展。稳定类整体性基层也会产生出疲劳开面发展。稳定类整体性基层也会产生出疲劳开裂，甚至导致面层破坏。与重复应变（或应力）裂，甚至导致面层破坏。与重复应变（或应力）大小和路面的环境因素有关大小和路面的环境因素有关 。rRrR或或结构层底面的拉应变和拉应力结构层底面的拉应变和拉应力rr、结构

7、层材料的容许疲劳拉应变和拉应力结构层材料的容许疲劳拉应变和拉应力RR、四、推四、推 移移（一）表现（一）表现（二）起因（二）起因（三）设计指标（三）设计指标车轮荷载引起的垂直力和水平力的综合作用，使结构层内产生的剪应力超车轮荷载引起的垂直力和水平力的综合作用，使结构层内产生的剪应力超过材料的抗剪强度。同时也与行驶车轮的冲击、振动有关。过材料的抗剪强度。同时也与行驶车轮的冲击、振动有关。受到较大的车轮水平荷载作用受到较大的车轮水平荷载作用时，路面表面出现推移和拥起时，路面表面出现推移和拥起 maxRmax车轮的垂直力和水平力的共同作用下，面层中可能产车轮的垂直力和水平力的共同作用下，面层中可能产

8、 生的最大剪应力生的最大剪应力 R材料的容许剪应力材料的容许剪应力 五、低温缩裂五、低温缩裂（一）表现（一）表现（二）起因（二）起因横向间隔性的裂缝，严重时发展为纵向裂缝横向间隔性的裂缝，严重时发展为纵向裂缝 路面结构中某些整体性结构层在低温（通常路面结构中某些整体性结构层在低温（通常为负温度）时由于材料收缩受限制而产生较为负温度）时由于材料收缩受限制而产生较大的拉应力，当它超过材料相应条件下的抗大的拉应力，当它超过材料相应条件下的抗拉强度时便产生开裂拉强度时便产生开裂 （三）设计指标（三）设计指标rttRrt低温时结构层材料因收缩受约束而产生的温度应力低温时结构层材料因收缩受约束而产生的温度

9、应力 tR某种温度下材料的容许拉应力某种温度下材料的容许拉应力 六、路面弯沉设计标准六、路面弯沉设计标准n 路面弯沉：路面在垂直荷载作用下，产生的垂直变路面弯沉：路面在垂直荷载作用下，产生的垂直变形。形。n 我国现行的沥青路面设计方法采用设计弯沉作为路我国现行的沥青路面设计方法采用设计弯沉作为路面整体刚度的设计指标。面整体刚度的设计指标。 1、能够反映路面各结构层及土基的整体强度和刚度、能够反映路面各结构层及土基的整体强度和刚度 2、与路面的使用状态存在一定的内在联系、与路面的使用状态存在一定的内在联系 3、测定也比较方便。、测定也比较方便。n路面设计弯沉值是表征路面整体刚度大小的指标，路面设

10、计弯沉值是表征路面整体刚度大小的指标，它是根据设计年限内一个车道上预测通过的累计它是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、面层和基层类型而确定的当量轴次、公路等级、面层和基层类型而确定的路面弯沉设计值，是路面厚度计算的主要依据。路面弯沉设计值，是路面厚度计算的主要依据。n路面设计弯沉值可以作为路面竣工后第一年不利路面设计弯沉值可以作为路面竣工后第一年不利季节、路面温度为季节、路面温度为20时在标准轴载时在标准轴载l00kN作用作用下，竣工验收的最大回弹弯沉值，它与交通量、下，竣工验收的最大回弹弯沉值，它与交通量、公路等级、面层和基层类型有关。公路等级、面层和基层类型有关。n

11、总结：理论分析法实质上就是把路面看成是一个总结：理论分析法实质上就是把路面看成是一个工程结构物，据行车荷载作用下，在路面中所产工程结构物，据行车荷载作用下，在路面中所产生的应力、应变和位移量不超过路面任一结构层生的应力、应变和位移量不超过路面任一结构层中材料的容许应力、应变和位移量来选择和确定中材料的容许应力、应变和位移量来选择和确定路面结构层的组成和厚度，并以此来防止或减少路面结构层的组成和厚度，并以此来防止或减少各种路面破坏现象的发生，控制或限制路面的结各种路面破坏现象的发生，控制或限制路面的结构特性和使用品质在预定的设计使用年限内不恶构特性和使用品质在预定的设计使用年限内不恶化到某一规定

12、的程度。化到某一规定的程度。n目前，在我国路面设计中，视路面结构类型不同，目前，在我国路面设计中，视路面结构类型不同，分别采用如下设计指标：分别采用如下设计指标：1.为了控制路基路面的总变形，防止网裂、沉陷、为了控制路基路面的总变形，防止网裂、沉陷、车辙，使路面具有足够的整体刚度和强度，采用车辙，使路面具有足够的整体刚度和强度，采用路面设计弯沉值路面设计弯沉值Ld作为路面整体刚度和强度的控作为路面整体刚度和强度的控制指标。即路面设计弯沉值制指标。即路面设计弯沉值Ld应大于或等于路表应大于或等于路表实际可能产生的回弹弯沉值实际可能产生的回弹弯沉值Ls，即，即LsLd。2.为了防止沥青混凝土面层和

13、半刚性基层（底基层）为了防止沥青混凝土面层和半刚性基层（底基层）的疲劳开裂，采用了沥青混凝土面层和半刚性基的疲劳开裂，采用了沥青混凝土面层和半刚性基层（底基层）底面的容许拉应力层（底基层）底面的容许拉应力R作为验算指标，作为验算指标，此值应大于或等于路面相应结构层底面实际可能此值应大于或等于路面相应结构层底面实际可能产生的最大弯拉应力产生的最大弯拉应力m，即，即R m。3.为了防止高温季节道路交叉口、停车厂等汽车为了防止高温季节道路交叉口、停车厂等汽车经常启动、制动地方沥青面层产生推挤和拥包经常启动、制动地方沥青面层产生推挤和拥包等破坏现象，采用了沥青面材料的容许剪应力等破坏现象，采用了沥青面

14、材料的容许剪应力R作为验算指标，其值应大于或等于面层破裂作为验算指标，其值应大于或等于面层破裂面上实际可能产生的剪应力面上实际可能产生的剪应力，即：，即：R 第三节第三节 沥青路面结构组合设计沥青路面结构组合设计 一、一般考虑一、一般考虑（一）路线、路基和路面要做总体设计（一）路线、路基和路面要做总体设计路基稳定、基层坚实、面层耐用路基稳定、基层坚实、面层耐用公路等级公路等级路面等级路面等级面层类型面层类型设计设计年限年限设计年限内累计标准设计年限内累计标准轴次（万次轴次（万次/一车道）一车道）高速、一级公路高速、一级公路高级路面高级路面沥青混凝土、沥青混凝土、SMA15400二级公路二级公路

15、高级路面高级路面沥青混凝土、沥青混凝土、SMA12200次高级路面次高级路面热拌沥青石、沥青贯入式热拌沥青石、沥青贯入式10100200三级公路三级公路次高级路面次高级路面热拌沥青石、沥青贯入式热拌沥青石、沥青贯入式810100四级公路四级公路中级路面中级路面水结碎石、泥结碎石、级配水结碎石、泥结碎石、级配碎（砾）石、半整齐石块碎（砾）石、半整齐石块510低级路面低级路面粒料改善土粒料改善土5（二）因地制宜、合理选材（二）因地制宜、合理选材（三）方便施工、便于养护（三）方便施工、便于养护（四）分期修建、逐步提高（四）分期修建、逐步提高（五）注意与排水设计相结合（五）注意与排水设计相结合4、典型

16、沥青路面结构组合、典型沥青路面结构组合四、结构层材料的容许拉应力四、结构层材料的容许拉应力n要求结构层底面的最大拉应力不大于结构层材要求结构层底面的最大拉应力不大于结构层材料的容许拉应力，在路面设计中通常表示为：料的容许拉应力，在路面设计中通常表示为： mRn结构层材料的容许拉应力是路面承受行车荷载结构层材料的容许拉应力是路面承受行车荷载反复作用达到临界破坏状态时的最大疲劳应力。反复作用达到临界破坏状态时的最大疲劳应力。 n可用下式计算：可用下式计算：sspRK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； sp结构层材料的极限抗拉强度，结构层材料的极限抗拉强度

17、，MPa； Ks抗拉强度结构系数。抗拉强度结构系数。n抗拉强度结构系数：表征结构层材料的抗拉强度抗拉强度结构系数：表征结构层材料的抗拉强度因疲劳而降低的，根据荷载应力与达到疲劳临界因疲劳而降低的，根据荷载应力与达到疲劳临界状态的荷载作用次数之间关系的疲劳方程可表示状态的荷载作用次数之间关系的疲劳方程可表示如下：如下： 对沥青混凝土面层：对沥青混凝土面层： 对无机结合料稳定集料类：对无机结合料稳定集料类： 对无机结合料稳定土类：对无机结合料稳定土类：式中：式中：Aa沥青混合料级配类型的系数；细、中粒式沥青混凝土为沥青混合料级配类型的系数；细、中粒式沥青混凝土为 1.0，粗粒式沥青混凝土为，粗粒式

18、沥青混凝土为1.1 Ac公路等级系数。公路等级系数。 ceasANAK/09. 022. 0cesANK/35. 011. 0cesANK/45. 011. 0五、查图法计算弯沉和结构层层底拉应力五、查图法计算弯沉和结构层层底拉应力n查图法：在不具备电算条件时，可以通过查查图法：在不具备电算条件时，可以通过查弯沉和弯拉应力诺模图的方法进行路表弯沉弯沉和弯拉应力诺模图的方法进行路表弯沉和结构层底部拉应力的计算。和结构层底部拉应力的计算。 n双层体系双圆荷载轮隙弯沉双层体系双圆荷载轮隙弯沉(见上图见上图)的理论弯沉的理论弯沉系数系数L诺模图如图所示。计算时取诺模图如图所示。计算时取1=0.25，0

19、=0.35。n理论弯沉的计算公式为：理论弯沉的计算公式为： 式中式中L为理论弯沉系数为理论弯沉系数LEpl02n当计算体系为弹性三层体系时，理论弯沉的表达当计算体系为弹性三层体系时，理论弯沉的表达式为：式为： 式中理论弯沉系数式中理论弯沉系数L由弹性三层体系理论计算求得。将三由弹性三层体系理论计算求得。将三层连续体系的电算结果绘成诺模图。计算时取泊松比层连续体系的电算结果绘成诺模图。计算时取泊松比1=2=0.25，0=0.35。n车轮荷载在路面面层和基层底面产生的弯拉应力，车轮荷载在路面面层和基层底面产生的弯拉应力，用弹性层状体系理论方法计算。用弹性层状体系理论方法计算。LEpl12n当双层体

20、系理论表面作用圆形垂直均布荷载时当双层体系理论表面作用圆形垂直均布荷载时(下下图图)，由弹性双层状体系理论求得上层底面的拉应力，由弹性双层状体系理论求得上层底面的拉应力，其辐向应力与切向应力分别为：其辐向应力与切向应力分别为： 式中式中r与与t分别为辐向与切向弯拉应力系数，它们是分别为辐向与切向弯拉应力系数，它们是E0/El、 h/的函数，其表达式为含有贝塞尔函数和指数函数的的函数，其表达式为含有贝塞尔函数和指数函数的 广义积分。广义积分。n在上层底面在上层底面r0处，处，t r，在，在r=0处，处，r=t，数，数值最大。值最大。ttrrppn在双圆均布垂直荷载作用下，当双层体系面层厚度不在双

21、圆均布垂直荷载作用下，当双层体系面层厚度不太大太大(H/2)时，最大弯拉应力通常发生在面层底面时，最大弯拉应力通常发生在面层底面一个圆形荷载中心轴上（一个圆形荷载中心轴上（r=0,z=0）, (如图如图a)所示，所示，其表达式为：其表达式为：n对于三层体系，在常用路面材料和厚度范围内，上层对于三层体系，在常用路面材料和厚度范围内，上层底面的最大弯拉应力一般也产生在底面的最大弯拉应力一般也产生在z轴上轴上(r=0)或靠近或靠近z轴，而中层底面的最大弯拉应力一般产生在轴，而中层底面的最大弯拉应力一般产生在r=1.5处，处，(如图如图b)所示。所示。n三层体系上层或中层的弯拉应力表达式也如三层体系上

22、层或中层的弯拉应力表达式也如公式公式1，此时此时r与与t是是E0/ E1、E2/E1、h/及及H/的函数。的函数。 mmp八、八、 路基土回弹模量值的确定路基土回弹模量值的确定 （1）现场实测法）现场实测法 （2）查表法）查表法 （3）室内试验法）室内试验法 （4）换算法）换算法 九、新建路面结构设计步骤九、新建路面结构设计步骤n新建沥青路面通常按以下步骤进行路面结构设计：新建沥青路面通常按以下步骤进行路面结构设计： 1.根据设计任务书的要求，确定路面等级和面层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

23、值。和设计弯沉值。 2.按路基土类与干湿类型，将路基划分为若干路按路基土类与干湿类型，将路基划分为若干路段段(在一般情况下路段长度不宜小于在一般情况下路段长度不宜小于500m，若为，若为大规模机械化施工，不宜小于大规模机械化施工，不宜小于lkm)，确定各路段，确定各路段土基回弹模量值。土基回弹模量值。3.根据已有经验和规范推荐的路面结构，拟定几种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

24、。弹模量、抗拉强度，确定各结构层材料设计参数。4.根据设计弯沉值计算路面厚度。对高速公路、一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。许拉应力的要求。n如不满足要求，或调整路面结构层厚度，或变更如不满足要求，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。限抗拉强度，再重新计算。n对于季节性冰冻地区的高级和次高级路面，尚应对于

25、季节性冰冻地区的高级和次高级路面，尚应验算防冻厚度是否满足要求。验算防冻厚度是否满足要求。n例例14-3 甲乙两地之间计划修建一条四车道的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一级公路，在使用期内交通量的年平均增长率为为10%。该路段处于。该路段处于IV7区，为粉质土，稠度为区，为粉质土，稠度为1.00，沿，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表表14-15所示，试进行路面结构设计。所示，试进行路面结构设计。n解：解：1)轴载分析轴载分析n路面设计以双轮组单轴载路面设

26、计以双轮组单轴载100kN为标准轴载。为标准轴载。n(1)以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉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应力中的累计当量轴次n轴载换算轴载换算n轴载换算采用如下的计算公式：轴载换算采用如下的计算公式：n计算结果计算结果如下表如下表所示。所示。n累计当量轴次累计当量轴次n根据设计规范，一级公路沥青路面的设计年根据设计规范，一级公路沥青路面的设计年限取限取15年，四车道的车道系数是年，四车道的车道系数是0.40.5，取取0.45。 n累计当量轴次：累计当量轴次：35. 4121kiiiPPnCCN轴载换算结果表（弯沉）轴载换算结果表（弯沉）车车 型型P

27、i（KN）C1C2ni（次（次/日）日）三菱三菱T653B前轴前轴29.316.43009.2后轴后轴48.01130012.3黄河黄河JN163前轴前轴58.616.4400250.4后轴后轴114.011400707.3江淮江淮HF150前轴前轴45.116.440080.2后轴后轴101.511400426.8解放解放SP9200前轴前轴31.316.430012.3后轴后轴78.031300305.4湘江湘江HQP40后轴后轴73.221400205.9东风东风EQ155前轴前轴26.516.44007.9后轴后轴56.72.2140074.62092.335.421PPnCCii35

28、.4211PPnCCNiiki万次次10928 .109189391 . 045. 03 .209236511 . 0136511151NNte（2）验算半刚性基层层底拉应力中的累计当）验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次量轴次n轴载换算轴载换算n验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为：为：n计算结果计算结果如下表如下表所示。所示。8121PPnCCNikii轴载换算结果表（半刚性基层层底拉应力）轴载换算结果表（半刚性基层层底拉应力）车车 型型PiC1C2ni黄河黄河JN163前轴前轴58.6118.5400102.9后轴后轴114.01140011

29、41.0江淮江淮HF150后轴后轴101.511400450.6解放解放SP9200后轴后轴78.031300123.3湘江湘江HQP40后轴后轴73.22140065.9东风东风EQ155后轴后轴56.73140012.81896.5821PPnCCii8211PPnCCNiikin累计当量轴次累计当量轴次n参数取值同上，设计年限是参数取值同上，设计年限是15年，车道系数取年，车道系数取0.45。n累计当量轴次：累计当量轴次：n2)结构组合与材料选取结构组合与材料选取n由上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计当由上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计当量轴次约为量轴次约为1092万次

30、左右。根据规范推荐结构，并万次左右。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面层采用沥青混凝土(15cm)，基层采用水泥碎石，基层采用水泥碎石(取取25cm)，底基层采用石灰土，底基层采用石灰土(厚度待定厚度待定)。万次次99098971321 . 045. 05 .189636511 . 0136511151NNten规范规定高速公路、一级公路的面层由二层至三规范规定高速公路、一级公路的面层由二层至三层组成。查规范层组成。查规范 “沥青混合料类型的选择沥青混合料类型的选择(方孔方孔筛筛)”，采用三层式沥

31、青面层，表面层采用细粒式，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密级配沥青混凝土(厚度厚度4cm)，中面层采用中粒，中面层采用中粒式密级配沥青混凝土式密级配沥青混凝土(厚度厚度5cm)，下面层采用粗，下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土粒式密级配沥青混凝土(厚度厚度6cm)。n3)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n查查P355表表14-13、14-14，得到各层材料的抗，得到各层材料的抗压模量和劈裂强度。压模量和劈裂强度。n抗压模量取抗压模量取20的模量，各值均取规范给定范的模量，各值均取规范给定范围的中值，得到围的中值，得到20的抗压模量：细粒式密级的抗压模

32、量：细粒式密级配沥青混凝土为配沥青混凝土为1400MPa，中粒式的为，中粒式的为1200MPa，粗粒式的为，粗粒式的为1000MPa，水泥碎石，水泥碎石为为1500MPa，石灰土，石灰土550MPa。 n各层材料的劈裂强度：细粒式密级配沥青混各层材料的劈裂强度：细粒式密级配沥青混凝土为凝土为1.4MPa，中粒式的为，中粒式的为1.0MPa，粗粒，粗粒式的为式的为0.8MPa，水泥碎石为，水泥碎石为0.5MPa，石灰，石灰土土0.225MPa。n4)土基回弹模量的确定土基回弹模量的确定n该路段处于该路段处于IV7区，为粉质土，稠度为区，为粉质土，稠度为1.00，查，查P352表表14-9“二级自

33、然区划各土组土基回弹模量参考值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查得土基回弹模量为40MPa。n5)设计指标的确定设计指标的确定n对于一级公路，规范要求以设计弯沉值作为对于一级公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层底拉应力验算。设计指标，并进行结构层底拉应力验算。n(1)设计弯沉值设计弯沉值n路面设计弯沉值根据公式路面设计弯沉值根据公式(14-25)计算。该公计算。该公路为一级公路，公路等级系数取路为一级公路，公路等级系数取1.0，面层是沥，面层是沥青混凝土，面层类型系数取青混凝土，面层类型系数取1.0，半刚性基层，半刚性基层，底基层总厚度大于底基

34、层总厚度大于20cm，基层类型系数取，基层类型系数取1.0。n设计弯沉值为：设计弯沉值为：n(2)各层材料的容许层底拉应力各层材料的容许层底拉应力mmAAANLbsced01. 047.230 . 10 . 10 . 1109189406006002 . 02 . 0SSPRK/n细粒式密级配沥青混凝土细粒式密级配沥青混凝土 ：n中粒式密级配沥青混凝土中粒式密级配沥青混凝土 ：n粗粒式密级配沥青混凝土粗粒式密级配沥青混凝土 ：18. 30 . 1/109189400 . 109. 0/09. 022. 022. 0ceasANAKMPaKSSPR4403.018.3/4 .1/18. 30 .

35、 1/109189400 . 109. 0/09. 022. 022. 0ceasANAKMPaKSSPR3145.018.3/0 .1/50. 30 . 1/109189401 . 109. 0/09. 022. 022. 0ceasANAKMPaKSSPR2286.050.3/8 .0/n水泥碎石：水泥碎石：n石灰土：石灰土：n6）设计资料总结）设计资料总结n设计弯沉值为设计弯沉值为23.47（0.01mm），相关设），相关设计资料汇总计资料汇总如下表如下表。n7）确定石灰土层厚度）确定石灰土层厚度06. 20 . 1/989713235. 0/35. 011. 011. 0cesANK6

36、5. 20 . 1/989713245. 0/45. 011. 011. 0cesANKMPaKSSPR2427. 006. 2/5 . 0/MPaKSSPR0849. 065. 2/225. 0/设计资料汇总表设计资料汇总表材料名称材料名称h（cm）20模量模量（MPa）15模量模量（MPa）容许拉应力容许拉应力（MPa）劈裂强度劈裂强度（15）细粒式沥细粒式沥青混凝土青混凝土4140020000.44031.4中粒式沥中粒式沥青混凝土青混凝土5120018000.31451.0粗粒式沥粗粒式沥青混凝土青混凝土6100014000.22860.8水泥碎石水泥碎石2515000.24270.5

37、石灰土石灰土？5500.08490.225土基土基40526.07 .04065.10200047.2363.1200063.136.038.036.0038.0pELFsn按设计弯沉值按设计弯沉值Ld计算石灰土层厚度：计算石灰土层厚度：n（1）计算综合修正系数）计算综合修正系数F：n（2）计算理论弯沉系数）计算理论弯沉系数cFEpLcd121000n（3）求计算层厚度）求计算层厚度19. 4526. 065.107 . 02000140047.2320001FpEldc细粒式沥青砼细粒式沥青砼 h1=4cm E1=1400中粒式沥青砼中粒式沥青砼 h2=5cm E2=1200粗粒式沥青砼粗粒

38、式沥青砼 h3=6cm E3=1000石灰土石灰土 h5=4cm E5=550水泥碎石水泥碎石 h4=4cm E4=1500土基土基 E0=40MPah1=4cm，E1=1400H=？ E2=1200En=E0=40 n中层厚度计算公式：中层厚度计算公式：n查查P360图（图（14-14）三层体系表面弯沉系数）三层体系表面弯沉系数诺谟图：诺谟图：n因为因为n 134.222nkkkEEhhH1221KKKKcC所以4 . 1K03. 0120040,38. 065.104h6.3586. 014001200,38. 065.10412012查扇形图得由查主图得由EEEEhcmhhEEhEEhE

39、EhhHHHhEEKKKC5 .28120055012001500251200100065575.58575.585 . 565.105 . 5, 5 . 538. 065.104,03. 0120040,47. 047. 04 . 135. 619. 4120. 054 . 254 . 24 . 24 . 22554 . 22444 . 2233220212C所以查梅花图得由所以已知n8）验算层底拉应力）验算层底拉应力n（1）对细粒式沥青砼层底拉应力验算）对细粒式沥青砼层底拉应力验算n换算成当量三层体系换算成当量三层体系h1=4cm，E1=2000h2=5cm，E2=1800h3=6cm，E

40、3=1400h4=25cm，E4=1500h5=28.5cm，E5=550h1=4cm，E1=2000H=？，？，E2=1800E0=40E0n求层底最大拉应力求层底最大拉应力119 .01nikikkEEhHcmEEhEEhEEhEEhH59.37633. 7416.20538. 4518005505 .28180015002518001400659 . 09 . 09 . 09 . 02559 . 02449 . 02339 . 0222mmpn（2）求中粒式沥青砼层底拉应力验算）求中粒式沥青砼层底拉应力验算n换算成当量三层体系换算成当量三层体系满足要求为压应力线下方，故交点落在查主图得图

41、查由因为4403. 000018143629 . 020001800,38. 065.1041221PEEhmmmmmh1 E1h2 E2h3 E3h4 E4h5 E5 E0h=？ E2H=？ E3 E0n求层底最大拉应力求层底最大拉应力cmEEhEEhEEhEEhHcmEEhEEhEEhhiKniKKiKiKK896.59668.14228.39610005505 .2810001500256107. 951800200049 . 09 . 09 . 03559 . 03449 . 03339 . 011144222421114满足要求为压应力线下方，故交点落在查主图得图查由因为3145.

42、0000181436278. 018001400,86. 065.10107. 91221PEEhmmmmmn(3)对粗粒式沥青砼层底拉应力验算对粗粒式沥青砼层底拉应力验算n换算成当量三层体系换算成当量三层体系h1 E1h2 E2h3 E3h4 E4h5 E5 E0h=？ E3H=？ E4 E0cmhEEhEEhEEhhiKiKK69.1561400180051400200044434322431114n求层底最大拉应力求层底最大拉应力n(4)对水泥碎石进行层底拉应力验算对水泥碎石进行层底拉应力验算n换算成当量三层体系换算成当量三层体系cmEEhhEEhHiKniKK348.3415005505 .28259 . 09 . 045549 . 01